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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: X( y9 \9 y' J. `



   
/ W5 s6 Y5 V% e# r

6 r  b0 Z9 ^0 P% |　　 ②问题的探讨
) ]6 U+ @0 R7 }7 g, L


. A( f; ]5 ?! f& A
+ s- e, G4 Q2 {! C/ ]

' _$ x' l" n% I3 `　　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。


5 N/ u9 w( V: K% Q$ \
- h% |  i% H% P) y  x6 J


　　2.2 铁床

% I& f: h  N6 G5 i9 D1 M! h+ ^1 b  |
: K# }7 J; L8 }) E1 w( D5 L  [
1 i# _/ O& h  b& t7 O) k


0 `5 j3 y! z) G2 m0 t$ G  

. V8 I( P% i5 z, {6 m


  s  h4 c. B7 ]  a: f
   


　　①折旧费为0.86
7 O' w, u# T* f6 [* |0 Y. C. u    元/t；


$ t9 c% m% S* p+ l0 ^
  

  O4 F% C2 f( l4 p: q
7 r) o/ M$ p/ A3 \! T  V/ A- m   
. N3 h8 d, {6 X% F  H' ?2 \
  j- h/ s/ N  l+ \4 |
  


+ Y9 Q" H" s1 `  

+ P7 h3 Z* ]/ ?+ @6 G
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
/ E% o3 _' K3 x/ T


/ J7 r! L+ N& M6 m  

' w9 Q! F' A( F# c% |- W
3 [9 S9 @* v" o; n& C: S  

6 j( C7 y6 V+ r9 k4 R3 d  s
  
, E8 |% P: h; S$ f& T
1 r" j2 ]2 Q4 H9 |. w' N
　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

: `9 }3 d! h- V- e2 _0 F

　　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 F. y! t- q2 _

9 L) n. ]( |6 |& l. p" P( C
$ L% h' o' w; j# S. C. {" S1 ?6 h　　④药剂费为1.02
4 {$ r" k5 o% I% R    元/t；
# x" k% c+ n  @5 R* L" S

# I' ?& b( [+ b* H% t  y# n
( p' c+ U; Z: g2 Q- |　　 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。
2 ^, Z8 F* s$ c


6 `+ {! w; s, y4 _　　 当有氧存在时阴极反应如下：


/ R4 A4 V. c7 R0 o3 W2 T# v8 w4 E
　　 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。

7 m1 _+ E8 A2 T4 F

　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
% p6 O# O% D$ u% V- L9 V8 e$ R    V

. W3 |6 ]5 E7 \4 @5 O
: m, r# p  U5 K7 R) X" F
$ D+ ~) _# x4 [8 b  c1 G6 N　　 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：
5 d; h$ B% L: Y# p! f
& T+ i( S8 O  t2 Q( @

　　 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
! J0 \8 e! H, u5 K  d，HRT为30 min。


$ Y8 f  a# w- d' ]6 H
' _6 p" V+ b' ^- I& E  


# {7 |& E, p/ a! g  ]* m# S% a" M

3 `; R% j" H1 d1 L/ A2 \+ `
5 E6 H7 N! l3 Q# _/ Y
& k! p6 V6 L) G, w' u/ g9 C$ p　　
3 S4 O9 C$ F# Z) H9 P    2.5 砂滤罐
6 W7 E/ E8 X  t) r8 N5 _! u8 @

9 I; M2 ~  E! ?$ _: F3 t- X
  


% d* Q; O/ D  g8 |


% e. T' U8 R$ F　　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
! z* b" U) ^) Q& t6 s  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。



　　表1 处理出水检测结果
; R8 n% D. @! ^$ y' d4 q. K( l, ?; b


　　
2 g; v4 g; p. g, e$ [6 n    2.6 活性炭罐
/ t+ O1 m/ k& d) Y. t


　　3 处理效果分析
+ {+ L" ]8 w* v! c- W0 i. k


% d7 A% R  ]7 r- y：
" o1 d% _7 |1 Q# n" a+ I0 o5 a
+ q- s( h9 w5 [( N+ j: g2 K

  　　1 原水水质
  
　　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。
! z* g  i# L; z9 e- R　　 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
$ d" y$ y, {9 S, ?1 y* S! [3 B' J  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
/ K1 }7 T/ _8 ]; K9 ^
# l7 l  y: E# V0 A                           

# a+ `+ l- V9 {: z              
      
6 n: L$ }5 T1 L8 U, T6 u0 J2 e2 f
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/ ]; c, {8 e0 A% l  
/ ~% S5 K. y$ C0 m' }
8 J" N5 ~- Y! P/ R
. L3 H7 Y, P6 U( f* e　　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。






　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-


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6 a" R5 M* e. ]) |& x3 |
) J/ c6 G# }2 O% E6 M& r" q/ }
# \3 J" o( w2 G( T* H　　
% k- m9 s  h0 z2 [% A4 x8 T    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
0 M! t& o7 i# |' {


% [2 [* ?1 A6 j- n- x  a% t/ u  
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) t$ P4 w1 B2 i/ E. L' B/ E
/ T( g! H7 }- G6 p1 W# I$ P; G, X  
! @6 y3 n  k0 Z

! f, W8 f. W9 y$ ^2 _　　⑥活性炭填料费为 0.65
+ S4 @2 J" w' v    元/t。
# E" Q3 Z" b1 t( W1 S: m7 d4 x0 s
4 v6 h. r: a+ N* u# s7 m
6 Q+ y3 }2 Y: U. O% Z/ p2 z
　　
    2.4 气浮系统

( d; Z! y0 n6 R! B. |* v

' d0 V- m" ~/ U7 Z: M% n　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V


: Q( P! n& z. m
  



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% b# ~/ m" _. F5 f
2 B' A4 ^( W0 ]4 k, H) q

6 C" D4 {0 L( w
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( J. e7 ~& q. ]( v3 R) O
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$ f$ v( K" z5 R  V( A+ ^/ h; n
- N2 u6 [, w; r



　　 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。

" m  G4 `; f! x. J
; @: _" n( l4 u


+ A9 W0 f- b, `+ q# A/ P8 u
, X$ S& e& R! ?  ?$ }# z  
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! C" ^8 t' Z! \; J3 z

" e1 n6 X" Y2 L, b
6 ^* L, {  N' U+ C% o
6 }% J4 S4 p1 u8 S! d  


; n8 \3 B4 E' k& x2 y- l
; B8 d9 q: [) Z* O8 f/ g　　 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
) N7 p$ g$ e* C! I% C  m，HRT为40 min。



  n) O2 i6 B$ Z   
   
  
4 H+ z2 d/ ^3 @: X/ S     
       　　 项目
       　　 pH值
$ x9 `5 x6 S1 A: ]: g  O       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
) |- L& z$ [! b' x2 c   
     
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
% S# _# {8 f8 ^! d       　　 染料
       　　 中间体
   
     
       　　 原水
       　　 7.89
+ Y1 V/ Z" `- A) T; a: `3 Q       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
4 r. F: J: s! R& i! I6 m       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
   
     
9 F: f8 a6 W' `) e. q' v0 Q9 U       　　 铁床
$ B7 |. D* {  D6 F' B6 [8 q       　　 出水
9 m: E" D" \, w. ~  n) ^; U       　　 7.93
% ~9 _% r( o  j, ?1 V       　　 7.36
       　　 786
  Z+ |. ~% v, Y% \! X+ v$ g       　　 791
) \& _- H2 @. T+ k1 E  I1 [       　　 1900
" W# d& I& T  m- c: u* @       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
   
, V% Y  d/ i. I2 \6 Q( t1 E     
       　　 去除率(%)
        
        
, h  l; @. u6 b& g: _5 |       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
        
7 T! n' c! D+ H( P        
! {, j4 g8 T2 L! R9 k# D& e7 @   
     
       　　 气浮池
       　　 出水
" }1 B" A* e: ^/ p0 P! O) i       　　 7.56
0 P2 x% H! K/ @/ h* H* }& Y       　　 340
. V! _8 A& I7 ^# q7 g1 O1 j       　　 110
9 c& `" i, v: b5 u       　　 1.79
, c) ^8 t) t: k0 k   
) _/ w: D+ _8 Y, R     
       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
' s4 v3 h$ _$ G& N# A) Y   
     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
- }6 L! T4 W3 m       　　 8.09
5 t6 `# k) q6 w       　　 141
% j  h: y+ y% y       　　 11
& b# e/ b6 R& _) j  p9 o% S       　　 0.22
" \6 q5 E% ]$ F* R0 Z7 W2 `   
! Z# G: o1 l- f' J1 {+ j0 ?     
       　　 去除率(%)
        
5 P( |% Q" Z4 z7 R       　　 58.5
8 [6 n3 B) h$ i) M       　　 90.0
       　　 87.7
8 ^' n3 v% |8 g: ^' V# f+ }1 D   
     
, D4 v5 @+ T) i+ b0 ^' @& V       　　 总去除率(%)
: o; o  \4 l1 M' u. q        
6 l, X; _  x/ M. W8 }" ~0 S1 ]       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
   
  
  
  



　　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。


9 Q# d5 K1 C" S. r3 V& U6 Y
  

8 t2 R8 t, Y6 r! ~8 |! c5 _# Z. z
0 O7 K/ e7 m( S) {! M2 W: m1 Y6 y　　 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。


( q7 ^6 l" m6 J


6 @  e. d2 C+ I7 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。
4 B" p$ q8 E- t4 y9 T* G5 P9 c( a
% f$ u/ K1 w# ~
2 U& m1 @, Q) U; Q
　　⑤铁炭填料费为0.22
% l$ |4 |4 a! i; _* W; P3 D. q4 z    元/t；


% B( i+ w6 P3 L; p3 K


$ @' L+ ?" B* V+ i0 _; {6 M
! E2 D) U& k  }+ [2 n　　 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。
) r9 a- R0 B2 M  T$ p( q% X

/ w# d6 i6 e6 b3 o/ V4 y# U' [. e6 |% u
4 r+ ?0 Q: {! {9 W3 f3 t* L
1 E6 Q) o9 Q3 n# m# i' q
% V7 [( r" {9 I, s7 d
5 U/ z7 A6 w( j( ?* F" g5 m

5 i8 S# C# t9 }& x6 J6 \* j



　　
    2.3 混凝脱色系统
: w4 z- ~4 n- {% _$ g


. f+ f) j% X9 U% h" x! ^

* g4 `. K6 D" T' ]
  _  C% |5 G4 U0 i
4 u2 I. q& r: X$ [+ P
1 i# x( V# t& |$ c
5 J8 u% B3 h, @　　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。

' l+ Z- n$ z4 c

  
+ n, {/ g9 e( s8 n* Y* ?! t
4 G, |' C* O. Z- @9 b
5 m, L5 I4 n' h) @# T( l  


' D! |! \8 ^4 R/ P　　 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
5 U9 B8 f0 Y3 l  min。
% ~' @1 p. p) o, M0 x" N- @+ [' Y


# d+ N. x# K9 f　　③电费为0.49 元/t；



　　2.1 调节池
' _' ^% ?2 p, n3 A7 \% o9 x


0 `3 r) R3 ~$ k; n0 R+ o  
2 B9 {, K  s$ |  {5 z1 H
; [$ O1 Z+ b+ A" r! p7 j' b2 V) i
' L8 o# g  q% i3 q1 D/ R　　
5 l. \) ~) D, _2 f0 F9 i    　　　　O2+4H++4e=H2O

9 z2 |/ b3 e# Q* f: L

( ~( x5 w' y4 m　　处理成本为3.51
+ W. C5 h. }- U  Y! F6 D+ X4 p    元/t，其中：

5 y( Q+ v. Z) `$ G& W
9 _: o0 ?" p% ]% }+ H
　　4 经济分析


; z! W: B2 F. g/ ?% d4 O
& C9 g8 q% I0 I, ^/ i　　
# Y1 W  X+ y: V, c    　　　　E0(H+/H2)=0 V



　　2 方案的确定

/ M& P3 ~0 M7 L- G

( o' h3 |! r5 s* l( b# P. F& d　　②人工费为0.27
    元/t；

( f6 B( J5 d# F$ L! J) R) c: r
6 w' @  a- U' F" X3 c' ^) Z- X+ x% b
" l, e! x/ |: j; x4 _　　1 原水水质
" ?' _) @! x1 v. y" g$ J
( B! Z% \& A: r: x9 B

　　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。