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。
: j4 A1 p: {  k4 b. {+ E* E
! t5 k8 o0 D+ e2 p7 n


2 ], k, p+ _6 v% o7 i- t; ~+ M

4 s& N' J! G' D   
1 Z7 R' i* ^' N* z. U
6 C- Y% Q3 i" X4 @; J* `0 I9 F. p4 G: h
　　 ②问题的探讨

; E' `% t) w& I9 v2 r- f
! \* [7 S# i, o' Z

) }  i( H( h  x" P4 q6 J- x) S
1 d1 g9 i- H# K8 u6 W2 m" M* l- o
5 ?9 L. S8 b! W9 i: X. N5 s　　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。

. V: Z; R' P& k
$ F  J( N. {& m: z# b5 _( X1 c9 R# M


# [' R, B- A& K- x
* c9 A1 d; D) P$ \# @" `+ C　　2.2 铁床
8 Q( i; q4 L* W5 j# u2 y* Y0 l
. `: X: J0 F5 a6 {& B, q" t: i( S
+ p/ Z  P; f- H- A% x0 _+ f

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9 U  e/ D0 x- n: t. J0 U
, c: f3 @2 _+ u+ B# b   

5 ?: f) Y8 \, e# B- ~$ k6 c
　　①折旧费为0.86
! ~6 u; _% `+ V/ z    元/t；

' ?/ P/ x! m) h! |

  
8 `$ O! X! {  b! U9 O, X" t

   

( o- ]# E4 w: ]
9 a0 ]( l  A' r5 u  
- y( K) B( n# x' ]

( }: ~+ n, F) I9 D/ B  


) h' k  U/ z6 L5 ^$ w# p　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

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) Z5 g! f" x; P: ?+ ]

  
" n# M! D/ }& R
+ h: E* U$ ]+ i: P$ P" N
  
9 b7 q4 F0 |0 v! q

　　
+ {  ^& ~/ r$ J7 F    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)



7 t( b: i8 N4 J3 n' {　　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。

" s( m5 S0 f5 b) S
6 o  R5 F7 X  I# b+ o' t
' s; W3 B4 t5 Y! R　　④药剂费为1.02
  h# z8 J# V; d' O8 r# u    元/t；



　　 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。
+ c0 @5 I' |& X& l2 a5 \

+ |' o3 W1 ?2 d- A
1 l2 v; X4 ~( c( u! g　　 当有氧存在时阴极反应如下：



, _& w; U. ~: J0 ?& a8 A) ]　　 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。
& u5 T3 l0 S# w1 m* H


　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
+ a- a  ^. r# x& T    V

) H7 o+ u" v7 F

3 I* q, B: M& ]- z　　 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：
8 C. P2 ~9 P7 v: }
& V" W; d5 J! N7 h' U
- b* Y! ]) u2 X& z/ `# X" B  B0 v
　　 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。
0 `. [! b3 S5 |( v2 R. k2 {
, |: V( H! Q2 t2 f3 o

+ C/ ^9 d0 A6 q; ?( e9 O" X  


9 L/ I& y2 B: B% [" {% k

# C0 e6 b; T) X' G$ P- e

　　
    2.5 砂滤罐
0 \$ {/ x& K/ Y& q
  r, a' r2 p5 i/ O/ D* l
4 S: `; q5 z1 m
  

' ]* N* i- ^! ^1 h
/ V+ `8 F+ X- t: V$ _" Q. o
' U! K$ s' U. C; H$ P, t
/ n. a8 g; ?+ 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
  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。
+ E5 F" s: m4 o( C6 r; p4 b( m6 f, T
; n5 A2 A8 p( V' y9 ?

$ p0 g8 x; Z# V$ v4 l　　表1 处理出水检测结果


6 G7 U2 k0 l0 O% _
　　
) w4 V$ i# P, q4 W* P: X2 t    2.6 活性炭罐



4 G9 H' J3 d! n2 J* y　　3 处理效果分析
! Y' {* @# W# ^4 O5 f. o( _& U


. ]7 ^) V/ b: P, N) Z：



  　　1 原水水质
  
, D9 l3 L) E% ~6 q4 t! z　　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。
+ ^! I* A2 s8 d" v6 Z　　 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
9 E, e+ I+ V% Z0 W: y. V4 ]- y  
: o2 v2 ], k' i　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

' ]+ F: B# Y) L- }$ l4 w                           
% w# b/ U( @) Q/ B% e" \
              
      


6 O- j; L  Y( B; S5 u0 S0 Q

  


　　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。


9 m) g6 Y$ ^+ ]3 n% ]3 S% `; Y! V
- t3 h3 \9 @( o% \: k5 }1 C3 A
( v; |9 \! }" k6 g- K

　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

- {: a) w& ?  I+ A  r* x' l

  

2 w( K; t- w) W9 q" [$ n# p+ c
0 u0 h# l8 G( r' e( K8 G　　
4 Q7 @( W. n6 x0 Q3 {" w3 G    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
" I7 V# l: Y; o9 d; R
4 I& S  q5 \5 }$ `; Q4 N* ^

5 w2 z5 e( }) k1 g, k  

+ M& t$ a) Y6 S7 D# h7 @5 s8 }
  
# v! z# _3 S6 s# a: F. K& g) Q
$ j* D, [) _1 z5 x
8 X8 I* P0 ~" B/ J1 v! U　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
. K+ O6 y; h  O3 {4 Y4 t
3 \/ _( k3 I- t- n& w/ ~- F
( Z, i6 t; K# b+ P* E9 s- q
　　
7 B6 p- s: y; R' o( A" X    2.4 气浮系统
/ q5 Z9 M5 G- a9 E; ~$ B

4 S) w- S+ Q, u! q9 ?3 a( e6 k) h5 `
　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
( _2 j6 _/ c( n* m3 K: _7 Y  w
/ d: d6 z* {% [* W& [3 u
/ A/ O! I. O$ Z% }( Z) X  _
  
( Z1 h. M. G. }8 A' R% ^3 o
) ^) {0 m% n& T$ g

　　







; y. _/ f( i, T( X
0 Y3 w, O% J6 \9 ~* n
5 N# n) z4 I- Q+ Z2 H8 R# q% j
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, t1 |. S, m+ q' u) g9 c2 T+ 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。


& e2 f( x1 v+ Z$ j) k* L

6 y3 t( n" D, P5 \9 E6 A5 R9 S+ ^

  



' P: y8 N1 |  `0 v4 ~# Q2 c3 U
9 G$ m) B$ k* J) e
  
: f  i& A3 I9 v6 ^% K" Q" k

. e; l9 t2 W- D% a2 }( A6 D
: D5 |8 W) ], `0 V+ q- Z2 ~# S1 Z　　 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
0 @5 A; s3 d& t  }2 i0 x* X  X  m，HRT为40 min。
# ?7 @; L4 |: M, b0 ^- m
+ m) x; N) J  `2 u

   
   
8 {. `7 u6 S7 u  
     
       　　 项目
2 E& h! e1 y% I1 z) d! ~! O/ H       　　 pH值
" Z5 P, z" X, Q       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
: Y: u$ q8 @  g) u% H5 u       　　 苯胺(mg/L)
1 N) F2 `. \- t0 w- B   
* P. ]1 b& p# Q3 p     
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
/ S; I- m/ B4 U. U0 v2 s       　　 中间体
! [+ r! [; m9 H! r       　　 染料
       　　 中间体
4 {) [6 q; f$ @% f- H   
     
# U- U* o& O2 m/ y* x1 a       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
       　　 4050
7 c% d7 I7 q& m& f6 }6 Z0 o. f       　　 3000
2 P7 {4 P+ f* }' [8 |/ i4 A       　　 10.95
2 `6 B* ]( R8 G       　　 9.29
& x+ x( g# q( K) _& v+ I* D   
) L- B3 d% Z) |+ u: O) I     
       　　 铁床
       　　 出水
6 f: w* ]( ]6 ]9 C7 N! k4 j3 M. u       　　 7.93
       　　 7.36
       　　 786
       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
" s7 t6 `0 X% g; r) f* [       　　 29.08
& e; O# z; G  M- l1 n       　　 19.12
% ]* W3 D& ~& h2 @( ]   
& t9 D0 @$ g5 @* v. M     
0 B) Q! ]) q  O4 j# L       　　 去除率(%)
3 O  }% v. e4 ~2 J5 s& m( P& D, k: d        
        
       　　 1.5
0 n' y. ^3 y: T& J& o' J5 y( R$ C1 }       　　 2.3
9 Z6 H  F" B: q8 Z       　　 53.1
       　　 66.7
        
        
   
0 R4 C/ n( H+ o/ v: C/ {7 h     
       　　 气浮池
       　　 出水
# L. L5 \3 X- @       　　 7.56
1 l5 x7 a" z! t4 i5 B       　　 340
2 Y6 N/ @: t0 G% x$ X9 ^! w: ~       　　 110
       　　 1.79
   
     
       　　 去除率(%)
" {& L, s% v0 P, E3 e# b( p; S0 Z        
       　　 56.7
5 Z" L- f4 U- I( s, C; q5 P       　　 89.0
       　　 90.6
" h/ Y8 F# J# _9 |   
     
       　　 活性炭罐
# O; e2 Q+ x- I, n/ b2 g' I       　　 出水
  J* j2 d$ i- ?5 ~. D1 |       　　 8.09
       　　 141
$ y* o  g  ^& e6 U2 t0 b       　　 11
       　　 0.22
   
( a- j+ s* a8 ?     
+ Z: T) b* D+ Z# c       　　 去除率(%)
2 C: m* r" t1 v) W7 Q) D        
       　　 58.5
       　　 90.0
       　　 87.7
# S$ E% h& \2 }2 ~- E& _1 p   
9 y; W3 E4 ?. T, Q# Y5 I0 P( |0 \     
$ O  j; S+ x, s# U5 u3 n       　　 总去除率(%)
        
( T, w$ P' w- r; a& f4 R8 H       　　 84.0
! F8 `; [( P/ A8 B2 }0 p) h* P       　　 99.6
       　　 97.6
; [" ]+ y: n+ v0 H  Y0 C   
  
* a' T  K8 ~3 N3 z) U7 x5 M  
- q/ `% O5 W, r4 E' q6 ~$ @+ G  
* h0 _9 ~2 B* q5 ?4 Q
5 S: o7 ^- U% b2 C- w

　　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。
$ j; `! d# E8 W; {
' D$ A4 R( ^* p; L

  


  S1 `$ U; n/ j* z　　 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。
  t/ E0 \& h7 \1 G, L6 Z* n4 h
1 ^7 q3 F% j, p, b
/ W  ?# I' }! J# q8 k
- L8 b2 K( X/ I3 E' I


3 b6 ~; X9 V  ^　　 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。



　　⑤铁炭填料费为0.22
5 T4 w+ L' z8 N    元/t；

0 {3 Y9 G$ D) I5 ?7 w



1 e9 |( w$ o, l( H+ x0 P
　　 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
! O8 M4 N6 S; H) h1 x3 U  h。

, l5 L) O, i) F8 m& u

: W5 `; I6 t3 b# h, N5 d% j
1 z4 u# [& [+ m! }/ [2 ?! q

' j% i/ N1 [* z& R
6 @2 P% L' k* }( P, X) d5 V9 I9 D  O
* q5 s" r# u, U3 [5 v. o) E" p
, }) d# i/ {+ X0 `) ^2 L% K- X


　　
    2.3 混凝脱色系统

8 t  P' X# Y6 r
, M+ ]( \+ U- a( w




& F" b, o- I5 I" J/ b4 x% @- c

9 ?% v- p& C- D( {2 I　　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。

- n5 a) b: M% V. ?
$ u- g. u; L, F( V5 _, W
  
: c8 [5 a! Y" g7 R4 }. W
* Y& d2 z" w' u& j- h; h  Z
  

7 v. h0 Q' U; Z+ n) k7 @, K5 C
　　 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
8 j& c# c6 W: ]) d3 z8 ^; ~; L+ q  min。

  K, g1 r# G% {. H" `, f( B

　　③电费为0.49 元/t；

# q, A+ W' r, c
. R7 u5 l7 u* W4 P) p2 J
　　2.1 调节池
& g% q: L6 `; e# ^


  


　　
; u) R5 g1 Q; X2 C    　　　　O2+4H++4e=H2O


( \2 W, d) C2 N- {% F4 B
8 h. J9 g# i6 [3 I3 r) ~+ B　　处理成本为3.51
. b5 ?8 b5 }# y" _    元/t，其中：
! V" K; j7 Z+ N# h
, v: f- G/ E8 d7 U

& L; F% \0 p/ U$ g　　4 经济分析



　　
* {. c6 I( `, S1 L; l0 K    　　　　E0(H+/H2)=0 V
- w( S8 s( b; ^
! X" o1 L1 J) V5 I) q3 {4 f

, g( A+ ^$ @/ V3 \3 Q; f　　2 方案的确定

& J) G( I# A9 x, k2 [; z# C# |
8 O& b8 N6 ~" G- h6 _
) @' a9 ]3 P3 F7 p& @7 W$ L. |　　②人工费为0.27
* k1 H& ~! ~* P, m8 w1 |    元/t；

2 r0 f: e( U8 v% h' j7 D
' H' W2 T! a9 ]6 Y8 T( ?% j1 W' O
　　1 原水水质
$ N( {: k/ D" v( O  [+ }2 X

- @5 j8 O5 |" c" s) R! }( `
　　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。