铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水2

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　　注：表中数值均为平均值。


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- p2 I4 T0 g& T6 N
# v2 N5 B! j" Z2 G: f% g+ s: U8 f

   


" C( s8 B' W9 u- b  S　　 ②问题的探讨

1 `1 L# c( X9 H0 A& u

1 a5 X2 t, B$ e; ]  ?& Y+ d1 ?, w: [

' P- _" n# M8 b5 l  d5 O6 ~
7 I3 y1 d& M: m( }　　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。

+ N' h/ R; f, x1 Q7 c
# V$ F& V1 L& Y. d: H$ W

, W7 K! h8 N4 y$ Y, m
  n' x5 P1 Z  t6 r
, Z& _+ A5 H. Q0 ~2 N3 }8 w4 m7 n　　2.2 铁床
' @# R* d4 e# b. E+ r


, ]8 B! m% ^7 C; F7 X: Z


$ q5 z8 l+ A3 U- G  

) C5 i3 d4 O- p8 W

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3 |+ U7 i9 e6 T* W* Z4 U4 {- C
# y1 U" X* r* ?* _/ r% Z% y3 o   
) [( [. W3 [9 C
+ X; v  x8 t2 k- r$ Q0 U, p- U
0 N; t7 H- u: n2 |  C　　①折旧费为0.86
4 k6 p0 r$ m( V. a$ G' E    元/t；
. J" }& D! W' s( z% c$ k: o
9 y0 ~# d0 c  S. D( v. y: {( I3 F4 e

  
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+ l7 a4 p3 E1 r   

8 F. u1 ~/ @; h& ?" O
  

; ^9 ?1 o6 F% {- g- y
  


　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期



  

2 i! Z) U) f: x) `) V  o  c
+ h/ L0 @0 E- b% C: [" q' g! V, L  

5 N! p( h% `0 B
  

" Z( m' |! f' n/ ]5 N" T. \
　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
3 F' X$ ^" N1 `6 `9 T" ^
, `; ]# L9 ^" p3 B
2 J. }" z9 Y1 q1 @9 S
　　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。


* l( _0 g" e" N7 b2 z0 }: R3 G$ }; L0 u7 `& P
$ e$ P, y( C6 w  j　　④药剂费为1.02
    元/t；

7 u2 w3 `" G( k

　　 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。

0 F2 x4 A) x8 }& f  A* [- b4 @
; ~3 z- q; I- ^7 T
　　 当有氧存在时阴极反应如下：
/ l. W% Z* B6 \
+ M3 Y5 X  k0 ?, K

　　 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。
% E2 C: ~0 c* N4 m# g" w

8 X0 [6 s6 [8 y+ l
　　
. R; D4 B' r1 B, ?" k    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V
3 W+ `1 }. w( v) V& N  B$ @


7 S( k9 s/ j5 c- }; h' k& f　　 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：
# l. r% w; c  {6 R+ Q: S* T

$ o7 c1 I5 Z! m/ R
; J4 p7 Z$ Z+ P, O2 [. [  w% |　　 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。
; _/ m- `+ f& G' |) R
$ r9 F; G8 y  E
. P0 N# J6 s; n% @
  
( u( Z5 p- e* a
' h9 \: Y$ m! S) Y6 G5 Q
7 Z( q6 |9 I! J% L0 E  M' K2 ~+ q. u- P
, H& V9 _) m3 C  P/ W

0 l( b. `/ [+ c$ g9 o
　　
( `* T! A. n/ q7 F# |& s( F    2.5 砂滤罐


# I. U( ?" H1 p: o
* V/ ~! _. Y0 Q' h8 \7 O% L  

* {: W( U4 e, z: {4 p' I+ o

  }# x8 q0 @# @7 n6 w0 d

　　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。

  V. f* b( X9 P

　　表1 处理出水检测结果
6 U6 c& F+ P. q& _
8 d1 N8 |; t- H; `4 V

* g$ G* y# R7 C4 j0 w( g　　
    2.6 活性炭罐
9 E, p$ V" S; {5 F' i/ _% `5 X
! r* ?/ g' D( j% \

　　3 处理效果分析

& d+ U6 U& |6 A: l& X

) m- {+ r3 O! w/ d1 |4 v' h# u：
8 v  |+ c$ M/ L) e. |

+ J3 j0 `/ Z( W+ B+ x) F- @# A: m
8 x; w- n2 p9 Y* w( I' [: g  　　1 原水水质
4 J# r  c8 \( e" ^3 Z1 G/ L2 U  
　　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。
  　　2 方案的确定
  
0 m, `: ~/ K4 u5 j$ y& D% q　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
; S' f* z3 f" j, t# o3 b
                           
+ X, t' i8 x0 I  Q. X5 D- \' e
6 w% Q" e' H  c% `3 x              
      

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9 b! u, k0 m, G8 E8 g- O

) c0 n3 h. ]6 d  N9 z9 r  
& i' ]( N: T9 q# y' l
2 \6 B* n' t1 L+ i$ U
　　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 Y' n$ W, f3 ?  J7 G1 T* T6 |
- Q" O( g: Y& @& w& _


4 W$ d) ^% l- D+ x& i9 L/ p* M
$ X( [4 t$ V3 q( d% I5 B2 b　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

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4 J$ h! ~. {# z! j
  

# ^; G7 ?$ n  C. v! y) c
, c+ K1 L# b7 V3 W* a  U* ]　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)

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* a) n6 @3 q" V1 u0 O  
- |( I7 i& c% ?3 t5 ~: Q( t3 o

! r! v5 V; j8 ?$ J* p  
' ?$ a% o5 X5 A' z. A3 ~

　　⑥活性炭填料费为 0.65
+ C3 P8 Y7 i* L& J( I& E/ W$ ?    元/t。
5 U$ L: [+ O4 q; f+ t$ `
: p) k; Y) H; g& W% G: R! Z
5 l7 _; f6 P4 k
4 b1 W9 ?' P5 l$ n' x: [5 e1 B　　
    2.4 气浮系统
, O3 Q5 j1 i( ~  |+ V1 M8 Z
- Z% U) Y8 S- L* B, u

& ]. s! e6 Y% o6 X" b  `) Q: D% j　　
3 t5 ^/ U; x0 H+ o    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
3 M1 k/ e* t( p7 B+ n( c
& r" j) Y3 T& l' H. [: ]
$ l+ J- j3 T1 q" p
  
. i, l( x; f* m- J+ ]7 S

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3 ^2 n( G# m, C2 w6 W# ^　　

& z5 A; O6 W# w, z
" M- L* n$ b  N



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2 m* f: v! |% k3 ~. s
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) |4 m3 @# g8 }8 s. L. m* L
& T4 \, n0 c: i+ Z: }3 y8 X
　　 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。
6 ]( Z/ a( a/ x: {# {

" B$ u6 b- N- q

7 u/ C/ b: h. `) L2 u" m3 c

' E, d/ O) n  d" n( ]  

7 H% t/ S+ ~. T
0 @# L; t" H+ i! e& @
# r. C+ j; c9 |2 O  X( Q

  

* k' `0 G% s8 Z* {" m4 ~3 E
* C: b/ d; X5 x& A! D* ~0 E
) Z4 b. A$ b7 m- \- e' B4 \　　 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
8 |3 v/ b; g/ G/ Q0 E9 {( _% p  m，HRT为40 min。
& ]# A+ `$ Z, R, v

7 q+ Q2 o0 b; Y& Q9 z! ~. Y8 Z; H' _
( r2 ]9 ^  t8 o   
   
9 _2 b+ b- k+ ]" w# S* h  
     
       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
9 n% F$ L+ `2 I       　　 苯胺(mg/L)
   
- u+ L3 i8 `' ]0 A% u     
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
' A2 G+ Y. X5 X8 I/ J$ r% z1 x* p7 K       　　 中间体
       　　 染料
& M/ k6 O, C: v- o* J4 q, M       　　 中间体
3 B; k% r8 i3 i$ f% Z9 A   
  s: C0 O/ k, N1 X- F  G     
       　　 原水
* r0 n) Q+ i0 o& K; A  ^       　　 7.89
) R& B- F% C6 [9 q, X       　　 5.00
- W' Y' a5 C% Z5 J& X% m       　　 798
       　　 810
' Z& R8 A9 i3 @; u* Z2 N       　　 4050
% ]' z& l7 h$ ~: z9 O       　　 3000
       　　 10.95
$ ^" Y) x( H& M& B& r% F* p4 g       　　 9.29
  P& }/ H9 z  c3 z   
     
8 F- _- i1 v3 v2 Y' D       　　 铁床
/ G* B# e3 g# I- S3 r: H9 M       　　 出水
       　　 7.93
0 ]  T: J. I% l# \- q7 ^0 ^: [       　　 7.36
       　　 786
# h5 v! }4 ?8 I5 _7 Y       　　 791
, N' v4 j- K- v; E4 @       　　 1900
% a( @/ `  \0 O! Y  W; Y. ]- `0 O       　　 1000
2 X& {/ g/ E* [. a8 A. u5 L" b  C       　　 29.08
% Y- p: Z0 l5 h( N) d3 B       　　 19.12
   
     
       　　 去除率(%)
        
        
       　　 1.5
8 n8 H0 X5 e0 p) g. Q0 g       　　 2.3
' C, N7 \3 b( [/ [       　　 53.1
       　　 66.7
& a/ I5 Q- g2 H5 `8 \        
        
: u, ]$ Y1 Z' T! Y" ?0 L  \   
) g4 O) |5 E% _3 P     
       　　 气浮池
2 L4 @' r2 d9 X2 B5 Z- t- j6 e       　　 出水
       　　 7.56
; ]; v0 ?) E% z. y       　　 340
. c; I7 Z+ v% o6 \, l       　　 110
3 V: i, d1 `9 j% f8 {1 w       　　 1.79
   
  L6 r9 d  g1 e( h) D     
1 E9 a0 \$ O7 Z# J7 `       　　 去除率(%)
        
& b; G$ C7 m2 _$ S& `, x0 J; u% w       　　 56.7
       　　 89.0
1 {: R% ]. F/ |2 a  ^3 i+ g- \       　　 90.6
   
" O/ }- p+ {5 U3 p5 o: }# g     
, x2 q- D% A  N" w9 R       　　 活性炭罐
3 T/ X1 }1 B; p3 g! @5 \3 s; J) o       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
, e4 m% V9 v; R       　　 11
- w3 E: |* E" r4 m7 ]6 P7 E       　　 0.22
   
8 `; _$ j# v1 b( d4 ?* h     
1 g' ^7 K' V$ U! G       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
  P) P2 ~: U5 M% O       　　 90.0
6 f# h8 K, |' c% w0 r. u       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
6 M& y8 n1 Z6 q        
       　　 84.0
       　　 99.6
4 c7 Q( V. A3 B5 O       　　 97.6
   
  
  
1 l4 q+ v# I  V4 S9 A  



8 {3 q" h6 Z) M, E. I9 x4 ~　　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 Y' x- ~: K* Q

( N- n% |- F% l" y3 b% O$ `. K
  


4 d0 A' k, m+ L' J* c8 m' _　　 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。



' U& h; ~% y9 D) d) D9 }& p

1 ~/ [% ^, w3 y& P" _. L
　　 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。
" ], L& G( m2 n* y# n
! |* k& i+ {$ K. P. q, O5 ^

　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
+ _+ m$ c& u9 ?" M4 o* J
6 Y" _. E5 v5 V% q7 e' c
* L9 r, _9 `" r5 |0 O; D# _! P2 ?



　　 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
1 B" m- l% s& i% w- B" @1 G  h。
' S, H% ^5 b" }% G
, p9 h$ d7 y! @2 n# x- p
+ M: v" l6 T6 d% j; e





8 p7 ^0 C  z# y0 h: u) B  }$ I
' @( L/ Z" E  o; b. D


, |( X' |. V# t　　
    2.3 混凝脱色系统
4 m9 n$ Z. t% t5 S7 }/ \
$ a( o# n& C# ~) h: Q
* W" R' F! G  O2 u
$ ]- u6 d) N, \5 x6 _% J

  \9 a$ j; r0 u! j2 I( j: ^
0 T& a1 j9 p7 [6 F; q1 r; w
+ @3 S  A$ A' Z& F
! C" }" v9 ^+ e; J
　　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。
- @* }4 E+ ?1 K9 K( n0 u


% y# d8 r: R$ p1 l( g% q  
/ {; \7 ^( Y4 r# C, [
, I8 O; ~+ e/ l- \" s
  


　　 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
; [1 V9 S2 ]3 B4 D2 [+ `; h  min。
9 r! w  }- Y: s$ W
9 ]& S! C; \, C/ ~3 Z& H! N$ ~+ }
9 Y; ?/ l! r! o( Q1 {
　　③电费为0.49 元/t；
8 P; c: R1 X! S/ _5 L. s

% c% c0 s: C: s7 D
) z: ^' T6 Y% @# w" `; ~3 |% M　　2.1 调节池



% q  ~$ X! s0 ~* z5 T& s  
/ {. k3 K: L! w( b# H3 c

　　
! C7 m! F7 b9 @3 J0 b0 j. q+ [) Y" Q    　　　　O2+4H++4e=H2O



7 _! B7 \1 T% ]- X' h　　处理成本为3.51
    元/t，其中：

' a# H; F# @+ v5 i+ w

7 E& X9 h8 m0 ?; W# w　　4 经济分析
8 |% W+ i! p+ c! j& S) n6 k/ p


　　
8 F' `( M$ z( |) E: ^7 ?    　　　　E0(H+/H2)=0 V



　　2 方案的确定


$ d) D5 c) p6 z+ ~) d, h4 O$ o% w
　　②人工费为0.27
    元/t；



　　1 原水水质



　　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。