铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水

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铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水
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8 N0 M/ l8 i# e0 o9 C& B1　原水水质

8 O: N6 Q1 [/ X; z3 e9 c4 H4 K" g　　某厂(生产染料及染料中间体)染料车间排出的综合废水(含30%左右的冲洗水)近100m3/d，中间体车间排出的综合废水(含30%～40%的冲洗水)约90m3/d。 　　原水是含盐量较大的高色度有机废水，无机盐浓度为15%～20%，主要是NaCl、Na2SO4。有机物主要是苯系、萘系化合物，所以水体可生化性差(BOD5/COD一般为0.02～0.2)，并具有很强的毒性，因此染化废水一直是治理难度最大的工业废水之一。
0 y& O" g5 w$ N2 |& Y' y9 _2　方案的确定
* V: \) C5 M9 V' K　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到令人满意的效果，如混凝脱色法用药量大，运行费用高，亦难使出水达到排放标准；生化法需加入大量稀释水以降低含盐量，基建投资大，厂家难以承受；膜分离法由于膜易堵塞，反冲洗频繁，并且需进口NF膜，因此运行费用太高(达30 元/m3原水)。经过大量调研分析，拟采用微电解的方法破坏原水中有机物的分子结构，达到易于脱色和降低COD的目的。通过小试、中试，最后采用铁床—气浮—活性炭吸附的处理工艺，工艺流程见图1。
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5 m4 C4 V4 ^; [1 s; R2.1　调节池 　　采用调节池既充分调节了水量、水质，又省去了一沉池，从而节省了投资。废水中的一部分染料及其中间体物质经沉淀后得以去除，COD有所降低。为解决排泥问题，保证调节池的有效容积，采用了行车式吸泥机，污泥进入集泥池与气浮池的浮渣一起泵入压滤机，滤饼焚烧处理。设计染料及其中间体废水调节池各一座，有效容积为100m3，HRT为24 h。 2.2　铁床 　　铁床主要是利用铁、炭组合的填料与原水反应，破坏原水中有机物的分子结构及其性质。其原理是：铁与炭的腐蚀电位不同，铁作阳极、炭作阴极、原水作电解质而形成千千万万个原电池。电极反应如下： 　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应) 　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V 　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应) 　　　　E0(H+/H2)=0 V 　　当有氧存在时阴极反应如下： 　　　　O2+4H++4e=H2O 　　　　O2+2H2O+4e=5OH- 　　　　E0(O2/OH-)=0.40 V 　　从上述反应可知，原水在酸性、充氧的条件下以一定流速流经铁炭填料时，染料的发色基团被氧化，硝基还原为氨基，偶氮键断裂，这为下一步处理提供了可靠有效的条件。在设计时因考虑到充氧的重要性，所以在原水进入铁床前设置溶气罐，并采用空压机供气。铁床(Ⅰ)的HRT为1 h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。 2.3　混凝脱色系统 　　铁床出水呈酸性并含有大量Fe2+、Fe3+，当将其出水pH值调至7～8时，形成Fe(OH)2、Fe(OH)3胶体，但形成的矾花较小，需加入助凝剂PAM以利气浮处理。在此过程中，可加入季铵型阳离子高效脱色剂进一步降低原水中的色度。该装置为混合反应罐，其HRT为4 min。 2.4　气浮系统 　　加药混凝后的原水含有大量的絮状体，采用气浮分离装置将絮凝体浮于水面，利用刮渣机将其排入集渣池，从而完成固液分离。气浮系统采用清水溶气气浮，溶气水量为30%，气浮池直径为2.5 m，HRT为40 min。 2.5　砂滤罐 　　设置了两座砂滤罐(一用一备)，主要目的是去除悬浮物，使水质达到进活性炭罐的基本要求。滤料为单层石英砂，反冲洗水排至调节池。 2.6　活性炭罐 　　为保证出水水质达到GB 8978—1996二级标准，设置活性炭罐，这可以充分有效地吸附水中残留的有机物，从而使COD、色度等指标达到要求。设置两座活性炭罐(一用一备)，活性炭再生周期为36 d，HRT为30 min。
3　处理效果分析
/ m' O$ P" L$ N, x; M* `) Y( x　　①德州市环保局于1999年11月17日—18日对该厂水样进行了48 h的16次取样检测，检测结果见表1，表明该设施的处理出水达到了GB 8978—1996二级标准。


8 U! k) d& K; f6 Q表1　处理出水检测结果

5 t$ t2 n7 n4 n. a2 x
" s) ^) v' h5 B+ Q  \; ?6 x
项目
+ Q/ }  c- N5 U; h% x
pH值
/ H2 X' `. C" k. c' h
COD(mg/L)
6 [9 u0 s3 `$ ^# P6 s2 ~
色度(倍)
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# o* V/ G1 y5 C4 M" N# z/ U苯胺(mg/L)
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7 R, L5 @7 [' U5 g: n- F: a" I7 h* Q
染料
" U) Q0 D* K- I! C
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3 L5 C) o, I3 }2 L/ u/ W# l: a7 }
染料

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染料

中间体
* T6 I" [# \1 d, j1 K# ?& N+ W; J
染料

中间体
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原水

  y' j2 N6 o! H: K9 j+ S7.89

5.00

798

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  ~6 `. T* g6 i2 y' W- o3000

10.95

2 k  p/ s% A- T5 L9.29

. }2 i8 j9 X/ V" z0 n8 T
铁床
/ C- [) {  V5 ?
( b# c; o4 n% D; C1 L1 s+ W出水

/ O2 g  U# g5 U% m' v! d$ z3 F7.93
5 V# S6 H6 G0 F0 z; u' ?
3 e8 I6 M1 j- O8 p# S( Q) D6 e2 U1 g7.36

2 l, u" R3 Y+ t. S6 E+ A) J786
! o/ l5 }3 P$ u8 K: d7 I
791
* K* F- m) n% t! r4 H: b7 p7 c4 r
1900

1000
' n& K' W( ?- ~* d7 ?$ G
29.08
# W2 z" R5 g- o. l  x( t8 H
( _; j9 N- g" n19.12


6 C9 ^6 H+ }) l* M5 k1 o去除率(%)
1 }; u: D$ M9 D$ }3 I9 P% |
　
! g7 w. E$ |& |3 v3 Y- ], |; ^
6 a8 T6 z% Y" Q! A0 e　
9 n7 i' P. U1 e
1.5

9 I0 a) n1 o8 s8 i2.3
. F4 Z6 ^. M1 \. ]1 `
  L0 `, e. u+ W/ m1 ^' w53.1
1 J4 V. h: t7 _4 m, O# ~
* ~% |& g; k7 b5 X0 N66.7
- d6 Z, |- R5 l4 F4 z' J& D5 `9 p
　

/ J# b& R  N( k5 R- x　
6 r4 X# _, _8 Q" K* j6 }& C

/ q) y* y4 E! p$ [7 E气浮池
' }) F, r- C4 M4 P
出水
0 B5 }( O  E& V, F( c+ s# R
5 I0 ~# ~/ f( X# ~% O2 G6 Z7.56

340
" L* o. s1 V1 T! z1 d& {- Q
6 d* g4 \0 K0 a4 P* O110

1.79
* W+ ~+ e; Y* d% s0 d+ o9 X
; z8 Y: J, e/ e, m
去除率(%)
, n! Y$ t& Q1 b% W( Y

4 U' @4 e( y, ~. v* F
4 J5 y* m  j1 j+ j" P: D56.7

; w4 h! `. L; V, f89.0
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90.6
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6 r- O" Q  E" S  |4 F- _活性炭罐
' @0 T+ t: v. C/ n
; ^) F: N, Q- ]" s出水
0 K. f. Q  A" x. q
2 Z6 ^0 d( E, n3 v5 q! V# l' X$ v8.09

2 u$ z" c. q9 ^141
. A( U+ T; o/ A4 l4 P
: d$ n/ ?# b' z# o0 N, F# ?6 ^11

; x5 X1 c6 ~- h. ^9 I+ s0.22


去除率(%)

  T& D3 N3 Y- S% k/ C6 j
, W& p2 G6 I  {) f1 f( x
9 }. E; b8 m6 b58.5

4 d. c. M, i, J90.0

87.7

6 j, e$ W( E* T! C# K
总去除率(%)
" T1 ^% u  g0 X" K
　

84.0
7 O9 ]- v% e9 G: t; Y6 s9 A2 {4 h
) Q+ u' [1 u5 r2 m- V0 s2 h99.6
5 `  @! a, R3 |4 T0 J& K
97.6
3 s' V2 a4 S3 O) y+ h/ J4 N
: B  D' Q# Z8 i1 v% C  b
$ A* U4 d. r* `3 j8 }! {) g" ?1 Y- U% M注：表中数值均为平均值。
! P+ R, K- \# W' }- |　　 从铁床的处理原理分析，其形成的原电池可将多环化合物分解成单环化合物，但苯环很难被破坏，加之原水设计气量偏小，致使原水经铁床处理后有一定的Fe2+形成，所以COD的去除率几乎为0。从苯胺的检测结果来看，原水经铁床处理后苯胺含量反而成倍升高，这说明萘系化合物被分解为苯系化合物，使苯胺含量增加。 　　 原水经铁床处理后，两股废水合为一股，经中和池及脱色、气浮处理后，各污染物含量都明显降低，处理效果较好。 　　 ②问题的探讨 　　 a.由于产生强酸性废水的翠兰GL和双介酸没有正常生产，导致铁床的进水pH值较设计值高，这样影响了铁床的处理效果。 　　 b.在中试时发现，铁床填料因表面被固着而使处理效果降低，产生铁床的钝化现象，因此采用6%～8%的稀硫酸进行浸洗活化。在实际工程中，每隔25～30 d对铁床填料进行一次活化，历时2～3 h。
& n+ s4 v9 @0 m( n$ D7 }4  经济分析
　　 工程总投资为97万元，其中土建投资为25万元，压块机管件及配电投资为60万元，其余部分为12万元。处理成本为3.51 元/t，其中：①折旧费为0.86 元/t；②人工费为0.27 元/t；③电费为0.49 元/t；④药剂费为1.02 元/t；⑤铁炭填料费为0.22 元/t；⑥活性炭填料费为 0.65 元/t。 　　 对于此类色度高、含盐量大、可生化性差、毒性大的有机染料化工废水，若采用大量稀释水稀释的生化方法处理，工程投资较大；若采用铁床—气浮—活性炭吸附工艺，则工程投资较少。   
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