铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水2

hgwbg9o9

　　注：表中数值均为平均值。

5 [8 e" I! {% _( x1 w  P. K2 U


7 d8 P" w# g! h& _
- y2 l' Y. K/ |' J! B$ ?
! t7 Q" _7 j, U4 |   


　　 ②问题的探讨






  G( _5 r+ B; D0 O5 f; K* z- @　　工程总投资为97万元，其中土建投资为25万元，真空砖机管件及配电投资为60万元，其余部分为12万元。


3 D* l4 [1 g9 v: o

: \3 S( l& v) M/ P4 l5 M

( @7 R) x; R: N/ g　　2.2 铁床


. t; S# |- z$ }% T6 i6 S8 C
# ^, h$ Z8 H2 z* n  A
. L/ t6 d6 H6 @/ {* g' c* {

  
8 U# g4 z* @: g( ?  m! [
$ K# u, f6 w0 Y( D/ R' |) E

2 O9 A# F% P4 x: J+ ^
4 |2 g& d" h5 p# l/ ]% O% W/ l& @
   
( V  _$ ]( z$ P; q7 }: Z1 O& X* x
2 p; I$ d8 y) C. U- _9 u' m
　　①折旧费为0.86
4 @  ?1 ]/ q' f) M4 c  [    元/t；
8 _9 c5 {0 p; r) r' V, ^3 o6 s7 p# W: G
9 A3 H+ K1 k; \# g1 U( q' K, v

  
6 |# I1 X" O+ V- q/ v

; k/ I  q. A+ E9 K( |   


  
; R7 \/ v: f0 k& i8 h# |
: [: _9 ~4 v5 u5 Y$ U+ j
  

2 ?' L# t6 d$ M% O$ j3 r' z
- z, z0 g% v1 G7 ~& s　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

# J) K5 b: `( e" n6 A' C6 h
  ?: N/ @: B2 M- @7 i3 M
  

5 Z% D4 e4 T* U; ~: |3 T9 X
: }3 a$ S  l  c9 ?  
7 Y( H! n, f8 T& B* y  j) t
4 Y+ b" {3 M3 i) ?
  


, }" M4 W; Z- @$ }7 L$ C5 ?　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
! z6 r, @$ D0 F, a+ ?7 S) ^2 D0 f% a


, h. v5 U% c8 O  N, a# P# Q9 K　　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。
3 e. T+ f( o% C
" W7 T. }  F# D! f, [
* Q! l5 P# O& A! m7 H
　　④药剂费为1.02
# K" Y* v9 C% w6 W! i. `' Q    元/t；
; W- M; a$ e" |
$ G. }( \+ O0 u8 d% [

7 L* D7 k; p2 Z　　 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。



　　 当有氧存在时阴极反应如下：
- X% V. S9 \3 A$ R


  N: z/ T4 A$ |* t7 v* J: A8 @　　 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。
$ y# p- C, B0 C4 {


" P$ d, F6 t: q. n　　
2 z$ @, c" D5 M3 v; R    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
; v2 |% t6 L! @7 N. V- d    V
: q4 r7 x  d/ R! H; Q
/ J+ g7 F; T, ~! f" m7 ^4 `

　　 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：

- l1 F, g# p' p0 ^

　　 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。
- p% |7 c0 I0 b  v& r$ X  Q
; J; A% z% h0 h: c
( |, a: G6 D, Z% V5 `1 [
  


/ a1 c' K* u* L: c) v
  r4 Z2 x- y" A, O% t
! [$ F) R" [( Q8 Z) M  c/ I5 u$ h

8 m# u9 z7 z/ _2 j) d2 r　　
    2.5 砂滤罐
$ k. W6 E' ~' g0 f. l
6 ^2 D2 c9 ^/ Y# k9 `, |
  Y9 F# y; ]: h
  
! H, Q- U! P% c5 h
0 O% x5 k/ S5 B& m5 k4 S
" S. O  c' {: `8 K& J% n* ~

) ~7 u4 F+ C% S$ ]1 e
　　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
5 {1 I- R( v* n- ^! D9 I  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。
  N, P/ t8 {- ]2 U; c$ z


( j: w/ i. o* }5 e/ H　　表1 处理出水检测结果
- B6 J. _9 X* a: h
( P3 g+ ^8 Y' e) N$ n

  k  F& k" d; b; N, c& s$ d$ h; A　　
9 n; L- N, J% A" w/ W  w6 `8 r    2.6 活性炭罐
, c$ B, G! y8 g
# }) s" `+ P: M: p( B* F
  t0 @$ k* N6 m& e, m& g5 c4 Q! ~" H
' e% ~* _/ M! A　　3 处理效果分析
  {( t3 k- T; G$ g: S


+ f2 F* |1 D$ c" P0 g& K6 z1 \：

* J8 g2 @; k* X; V) e

+ ^$ E4 D! I( L4 V  　　1 原水水质
8 T- ~# y, @; D. ], i  
: n' c! K; s( 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。
; n* I1 n$ j- k" e" q/ U( ~　　 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。
  　　2 方案的确定
. q* w/ S! E% a6 N2 C# O  \4 Y; L  
) i% C. H, h2 b　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

                           

) r- s+ F5 w* j* N. D% E* j4 A" u1 I              
      

9 E/ e' {3 w4 [/ r; E4 w/ `. n


  

6 s0 \. l6 N. B+ E
3 C1 W" x% s0 o3 ?8 X' c　　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。

( k) E% }! j2 {+ z$ h  q
% Z& A' C! a! P1 f
; J$ K0 R$ A: u5 F  D


# h& E6 U! E2 m/ z! f; E8 g5 {　　
) x) M" ^& `3 n% p* G  b0 z    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

( ^8 t, ?5 _' C% W& B( k# E
8 M+ T- v5 g( v$ u, L
  
6 g7 \* O/ ?+ I' e; S
9 C% R& N  H; S* s$ q
" Z  S4 J7 x) e, V! D8 h- v- c　　
6 Z9 `  t4 _& x7 I1 y    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)

) p0 j+ G1 M: `2 i3 M8 g

7 R7 v. B/ J( b5 Y& S  


7 D7 L3 {) ?9 }8 z2 |  

, ~+ k; A" z# b, C0 Z* a" C
4 R+ a: k7 ^9 @, R$ A0 a) E0 v　　⑥活性炭填料费为 0.65
6 |: ?/ k" B1 z% D+ G* \% {    元/t。



　　
) [1 S3 H/ P+ u+ r, r: ^    2.4 气浮系统
4 E: W, P/ D# o9 O


- F6 ~4 p) G8 l( T8 C% Y9 ?　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V



' W; C, F. p+ v( D7 }. d  
- A3 u( y, R' Q3 V3 P8 T


7 P6 E8 H; B2 R　　




; \3 v* k2 X; p2 A: q1 P, V/ A5 g

- V3 [( O$ L7 ]

: F0 t4 y; L" W" R" {) b* v
. W' n7 B9 ^0 z" V5 M
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0 G: d' H3 j) n& }1 V
& C' \( K2 H& Y4 M7 I' S# u6 \
% j6 ]* N5 x4 O7 |9 Z. Y# T


& k2 r! n8 O8 e. G6 n　　 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
! N- Z7 x: V3 D6 E  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
! k' W+ V% u% ]( g; V

  P& F8 j" D4 v. t0 I


+ ^5 N: ?' n" ?( T+ Z+ W/ K" T
- w; D* ^! ?: }, k- S. M  
4 i$ f1 v; {+ a3 S, k, R8 L4 c' Q) y


  V; `% M& r) @6 A

; T- X- O' _: V0 n% W/ m. a& ?  


7 W5 Q' A. D0 e# \6 o3 j
　　 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。

# w0 ^, J6 k; z2 W  j

   
  ^) ^; f: C, U; Y  U7 d  S! a/ \   
. V8 S0 @0 s6 f4 Y5 n  
; Q  P5 E1 }8 H5 y& }! F7 q     
       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
. m+ o  ]- p* B2 T! V3 {       　　 色度(倍)
; s8 N" d3 J" ?* O: r( J3 F' b       　　 苯胺(mg/L)
   
8 a, s" \; U- m     
       　　 染料
       　　 中间体
/ h' Q9 {/ q' |, v/ a       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
' ^8 H- r6 _5 Z' i4 v  o/ ^  C       　　 染料
: W% B+ y0 o! ~8 `       　　 中间体
   
  O) Z% N8 `6 T; N/ g     
       　　 原水
- R5 k" ]4 O7 s6 @4 @8 J4 ?       　　 7.89
       　　 5.00
8 Y) a, i9 Z* v       　　 798
       　　 810
       　　 4050
3 n; B# d9 d8 R! H0 S) t       　　 3000
5 D3 p! ?9 u* U4 U       　　 10.95
       　　 9.29
: g, b2 K6 a6 P" ?4 G+ M. j   
     
       　　 铁床
       　　 出水
       　　 7.93
4 j, h4 @6 x# z8 C+ f       　　 7.36
       　　 786
       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
- |  O. h7 d9 O       　　 29.08
9 y7 S" Q4 L6 v# W       　　 19.12
1 C! @* h6 m/ f# E' o) E% o2 y   
2 [: s% E. E! r0 D     
       　　 去除率(%)
        
4 ]8 o5 c( S) u9 g        
  E. V: ], _# R' ?. O2 G4 m1 V       　　 1.5
7 i7 \" X% }' U4 ^  ]& r  J! G' b       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
        
        
3 B  M$ a- q% [& H4 N   
     
       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
' W, W9 ]1 v* `$ x       　　 340
       　　 110
3 Z  z8 f% R3 S0 A2 A' O* e       　　 1.79
2 _) Q& T" S2 N. m4 x+ j6 s1 a, |, f   
     
       　　 去除率(%)
- }0 J" ]( h! l4 Q+ f; u  \        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
) T( |+ n$ w4 Q* X   
     
& }9 t9 q5 n6 A1 Q/ V: u# P       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
0 d) B* }" {& e       　　 141
       　　 11
6 A3 k* u, e; B' G       　　 0.22
   
8 k7 v3 i1 |  W     
# V' ?, ?; x5 A* @- H& X       　　 去除率(%)
        
. @) `; _8 m. I4 u$ d3 Q3 |       　　 58.5
       　　 90.0
       　　 87.7
4 I+ O" z: b  `: w; e7 u   
     
" r  `5 [' x% u, j8 Z       　　 总去除率(%)
        
       　　 84.0
       　　 99.6
. ]' ]3 W+ n. b3 P* A  }       　　 97.6
   
% A. v' j7 y9 d4 o: ~3 o  
( m5 j. ~4 |% _- V  
  

6 F: Y! E, |8 q/ w
% I* p! ?" i+ `
/ R" m2 |9 S4 _5 t9 b7 X　　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。
4 O/ H  P8 v- w& o; ?+ H1 E, _

% f$ v5 Q) s% H- \3 J3 h2 v
  

" P5 D4 G5 B( H0 D! [
　　 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。
, C, |5 V5 H" L8 I4 w6 p$ m" l

. T* b; \1 e' f9 ~( V
# C0 d9 b- f# e& U


　　 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。
( ^6 z; y8 F: i# w/ K2 q+ T: n- Z
9 h; @  N' ^- @6 r2 G
- _+ ]/ G7 l2 o. U' X
7 O2 i3 s. d3 f　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
3 L, H! m; q8 H& n





3 o1 v2 {- H% ]$ r5 m, Y　　 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
% ^! N- k8 }! Y9 K6 r1 F  h。
# _  o1 `" c( r* [





8 f9 d* _/ C1 n0 k+ o# H
* p6 f3 l. A! n, L& C
' P0 Q* m- V* T/ z, Q: B9 b. N



　　
    2.3 混凝脱色系统
. h# Q" g8 t3 |


6 [% Z5 G! [! s: I- l% D: v2 v5 L) o



& D& @- A5 Y+ f: J% 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。

" t2 D) \! R' G4 e

, }+ a, D, b/ [+ }  _6 T  
% c3 B. [% [" a# B" q4 y

  

0 G& f3 c- A+ `& P+ f/ Q
　　 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。

; n+ o) Z) y; o0 Q" V% g) \; s

　　③电费为0.49 元/t；
4 U5 E7 V, _( g


　　2.1 调节池

; {* B# Q2 l7 ?4 Y, \! N

  
/ t, z* `& [5 e5 V8 \: V( V) u
$ E# U! W4 d! t, j
. F+ w( i! @: P, }. O　　
  A8 f4 T7 P% \) y. r" R/ G    　　　　O2+4H++4e=H2O
( R% f2 T0 ~" k6 B; |" i
0 M5 a! G) T/ Z' u

　　处理成本为3.51
6 j: W, m' u6 R8 ^* A; T6 B# [    元/t，其中：

+ s+ U2 `' \9 E
$ r# W% |$ U9 A6 ]- W' H/ a
　　4 经济分析
! q3 ?8 ?/ v) E- [
1 U$ q* \: V6 e1 W+ s( m
/ B6 B) I+ P- D3 g+ k
; x8 P6 v: j" D　　
$ W. B% _1 H8 j6 Q! ^  \" ]    　　　　E0(H+/H2)=0 V
7 D! g% B$ O( k+ K, B$ U

7 a5 d# A: O7 |: s: c
　　2 方案的确定


. ~2 `; [. I1 j) h: }! R& `( j: H
　　②人工费为0.27
    元/t；



　　1 原水水质

: k) r0 ]: c" x0 G6 x: Z5 p
  @5 l. {" n# R8 O' z
( }5 `6 `! j7 @; L$ E+ E7 A; ^　　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。