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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' a) }* {+ r! @7 u. n
  W/ b& s; T- L* {% _6 U8 ?6 V$ Q
" B+ M4 @% y% \; a5 a

   


* }- g& p& ?% ]& n. G4 Y　　 ②问题的探讨
  b( E6 d. b- @




8 Y- B: V3 C0 N3 F" ?+ a
' ], S$ X/ y/ n' [, G. x　　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. u. W/ C. f: U
* R0 M$ O7 g+ o4 }" d+ ~* H


+ l0 W9 S! g: z3 Z- `# B' B
　　2.2 铁床

5 ~* M" k. F$ B, v2 a! h$ V

0 V; R" l% |8 I- a4 Y- \
: u, k* S. x) v; z4 }. C& \' E) s

4 c& p4 |# q/ Y* I: l6 P  

5 `/ B6 Q3 g2 t9 ?2 i
8 f: |- Z  i/ V  X" ?3 J' L6 _6 V

  |; v: w! }4 t9 o
   
. u& `' e7 q7 q

　　①折旧费为0.86
* v1 n- q$ T2 ]% e' W( \    元/t；

- v% G7 K& M+ X) L, @+ l

  T5 e* V1 V& Y" {4 D4 k  


. H) p8 U3 ]/ _+ E   


  
. @3 O+ u! W$ V) v/ n( r
8 e( |) @. {+ o/ C* F( P- u) e
% z" q$ _. d1 ~; W; e& c  
- s$ q" E$ s4 Z
1 e7 Z% V9 g8 s( c
# p# J7 d, s8 k8 Z, ~- F　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期


  _6 _7 n! X5 J: x% z. F- n
. L: A$ ^) y8 H1 U. @5 u  

1 u# l7 ~" `8 W9 v. e& d4 g
  
! x. Z/ v4 b8 b& x6 m( F8 L: R
# m1 `- [( k) H! m1 f  o1 D( ?
  
, X% Q) m, a% M& E5 k" O" s
, ]0 Z5 @$ x% C
　　
/ S6 R1 Q2 Y5 U) d    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)



　　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。
' E% j, x: |. l5 r& ^2 T$ n
6 B' S" U3 P& @+ C* z2 i* g
8 [" V$ Y1 ^7 a+ A7 @' s7 F) s! F
9 x# K% T( O( M' j; l; g7 h! v　　④药剂费为1.02
    元/t；
, Z  s" x4 {& N  j
$ O+ D' {$ V8 E; Z  P

$ U0 v. m& n" c: |: V　　 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。
$ d/ B8 b0 @& o1 R6 W* X
0 C4 r3 k4 n7 u1 S0 W  _
. q! A& U  e6 L% d$ x! T
　　 当有氧存在时阴极反应如下：
5 p" J9 \( r& ^8 T2 P! d


7 {% @! }3 U7 e+ L* q- E% X" d　　 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。



8 y) P; A& T% E6 @) s　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
" z3 h# B. ]0 M. Q    V


% r% y) E! [9 U
　　 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：

" Q; f3 M, r7 Z7 w# v' v; W( l: b
" x- ]  z; 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。
! y, O- s3 p% i# a% \


9 ]: G6 A2 [  e, q  

/ M9 _. g/ }4 C$ Z! Y( Z! v& l

: i  K) o$ K0 Q/ H8 _+ S
# g3 M9 L1 T8 V$ F! z

: ?8 f' _# ^6 q8 {8 V　　
    2.5 砂滤罐
* ^+ O( M1 z' `2 I
" J' t) C0 @5 {' n
, _1 K/ G! X: W) b, g
. H- `3 _  Z- a  
) O+ G% _8 C0 T  i/ x
) z. x4 e' |! a2 t
: z) @, t3 h1 o, n' @7 W
1 a1 c; R6 C. o) u
; F/ i  Q. r4 ~: n) L* @! T1 [5 H5 E, ^
) V, I1 {$ O7 H! z/ C& {" j5 `9 q! f! C　　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。


$ Y, _- ?& `* j) S) v
　　表1 处理出水检测结果
% Z- b6 I6 Y# k/ l7 `0 `


　　
: A4 h9 f/ q2 B  y) Y6 i    2.6 活性炭罐
8 u0 @0 I) ?) G: U; d+ I. `
0 c/ r9 ]; ]2 `/ I+ Q5 r6 |0 L

　　3 处理效果分析



7 q+ D+ d. R  B. c/ s) I7 Z：



! P" n4 p2 i" D9 s  　　1 原水水质
1 \! L) {' Q; Z6 f9 L" I4 j3 w  
4 d6 n; a5 N4 J; Z, X0 C1 }7 o5 Y　　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。
6 b% `# L2 X3 ?' O$ k' H　　 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。
" x: q. I# @# q9 ~. }( c  　　2 方案的确定
  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
" W7 s8 X1 Z$ u/ ^2 v
2 R& p! N# p: y2 w( S; q                           

7 R7 n4 h1 ]7 ~9 m              
      

* `  C1 A1 r6 Z0 @


  
! i) \* _! ~# I' |: L! v& h

+ n5 D" T1 P1 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。

( r1 f6 g& u: _9 l4 A) I" Q6 w
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9 o3 G" A0 f6 s) d% Y5 ^* L; N
! f- g) G# N8 d1 O' W7 P( B4 Q

! N! [5 j  S# {8 F3 E; _　　
  M9 M1 y9 r3 C- T    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
) d& p, K6 y  W& m6 u

" t0 D$ }: K7 _  y4 X$ s
, _8 F+ W$ [6 k. v; X  
1 \) ~& ?. C3 \' R0 H

+ W" d5 Y3 U- z/ V　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)

' T( H+ {; F# e  @

' i% j6 i5 F7 @$ N; S8 A  


* X) E. f3 Y8 e! G* l, F  


　　⑥活性炭填料费为 0.65
3 R' G2 A8 Q$ i9 c# T  E    元/t。
- X  w7 k# V2 u  i/ R
3 f, `$ D' x( U- j0 ^& ?

　　
; f  v9 C) c: Y5 |* I  ~. @    2.4 气浮系统



4 J; W+ f  k8 b( ^　　
! F% n* }1 O+ s: z4 G: P    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V


8 Y' H5 u/ S1 S. i3 c
  
# {6 v3 k- j/ ?$ a( H
# q- n9 l" I6 n9 Z2 I  B
8 P" M1 f( p/ S2 d! g
4 C+ `& \2 x3 s9 ~8 Q　　
! C* F  h4 m/ `5 a5 f" t% U% d  H





" U. A! ^5 J* y8 t" U# @



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5 V5 _! @0 Z0 Q) L0 x2 o, D+ u

9 B) _( k" O  \% e0 e; {$ ?

$ a" a- i* A% Z8 O3 ]3 `
　　 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。
$ p* X. O' U" l0 L  a' Q7 g
1 u1 k- i/ v! N" U


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, N* k; ^2 Z! d, T& b/ p: J
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' G* _! k/ q3 g! _, w+ a! e
( K) |  r0 r7 N* R4 X
* U1 r& h% l; f! J: @/ `. U( @+ T  


& r7 y! a2 z9 {8 L
　　 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。
: ~0 B" @% t* W9 C; r( z
# e5 ^1 x4 a2 Y2 k3 z
* R9 V  w/ ]# A8 R; M
   
   
' a" m8 n4 W7 g/ D  
# @; ^! u3 I6 T6 b' \     
       　　 项目
       　　 pH值
$ T( G* w4 j& j% H       　　 COD(mg/L)
; G; w/ L, B! g# [* {$ P2 D$ U/ r2 h       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
; e4 G+ i5 k5 g. `5 {9 z1 K     
       　　 染料
& c# b$ L1 ]! m       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
+ y/ K% \+ P) S7 ?5 n. E       　　 染料
       　　 中间体
   
: R& i0 S$ Q' x7 G     
6 j. j2 C/ z3 Y) R# [1 R7 e( }2 h! S9 i       　　 原水
, }7 W/ g' j0 b5 [& t* d       　　 7.89
5 f, Y$ I6 ^2 h( U' T* R2 s3 p       　　 5.00
4 X1 l0 r7 }  Y2 E       　　 798
       　　 810
' a( A% N5 L* v" D( h1 ?- r" W' \       　　 4050
       　　 3000
2 w' f3 `0 x- a; ]       　　 10.95
/ ~% _6 ^- M+ b7 W% \! P1 y) u& o5 c       　　 9.29
/ t% X# q, O3 U1 E- o   
& Z5 i3 S' F- b9 b4 O6 \' D$ `, U. _     
       　　 铁床
( D- m* X: @/ \8 d$ P       　　 出水
       　　 7.93
       　　 7.36
       　　 786
       　　 791
& t( {4 H/ d/ d* V6 l+ h9 p       　　 1900
3 k; @% ?; P3 H" T" @       　　 1000
       　　 29.08
, Q- d  I4 L0 {0 Y7 G" _: n  }       　　 19.12
: w  u# R- l  L. k: F2 \: ^1 O   
' e* B3 U3 P+ |# w5 A; D& M     
       　　 去除率(%)
) D+ i& M" c/ V: [        
8 x* R1 H" f. T' {        
5 m/ N, \* X$ r) w" \! }       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
% t% z& u  c9 D  {% `+ P        
        
* @5 r- C# g& @2 @1 E   
! M) H4 c2 D9 ]* a     
; Y, V7 y, L$ K9 r3 v       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
0 e2 R* i3 e- X# m: Y% a  ~5 `* n9 Q: H       　　 340
0 g) G! l" u( |+ _       　　 110
       　　 1.79
   
     
8 Y$ t9 U( E/ V; j/ h       　　 去除率(%)
        
5 U/ c9 k( ^! D; M       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
6 h. ^6 s, N& W! N+ b8 {2 A   
     
* t/ J: }0 ^" d6 ?4 f. ^/ Y       　　 活性炭罐
       　　 出水
6 t( F* e2 \) l1 p       　　 8.09
       　　 141
) W% [: q" m& W" H  P5 y       　　 11
% C8 J9 p; R1 \$ d2 _8 A- r       　　 0.22
   
     
' P# P! k" S+ O' O4 b       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
9 Q8 L. E2 w: u0 r% b% T: ^       　　 90.0
       　　 87.7
- n  P$ [7 w1 ?6 D* A2 `* Y( ?   
     
       　　 总去除率(%)
        
       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
1 E9 k9 N; j- m0 p/ T) M9 K6 A   
  
  
! }1 K2 P; S- G! ?. x" S  

, u* L  C% q5 `& K
# ~! x2 W: X9 C2 N9 W8 X; M
　　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。

; ^7 P; b) }3 Q9 n" O) _& ^

  

; k, R8 p* q, G& S5 i, ?. g- @5 J
2 S1 B' B) D9 t; E+ l　　 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。




$ }; Y  j/ D% k. Y$ i, i, _5 ?
# z+ z8 L6 U6 W$ Y4 y8 o! r: P
　　 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。
' O0 y* l5 ?: A& t$ i

+ M& p4 O: r2 I. p2 y8 \/ W- G
* v9 [. r6 i/ w& ~2 p　　⑤铁炭填料费为0.22
" w5 K7 }$ M: d8 ^1 R% C    元/t；

. j7 g& x9 v. Y% ^  X7 @! |, Z


" p: @$ n* Q+ Z. i8 `6 g; L7 y7 @
# S! W$ E7 T4 a
; v: T" U; W& X, X# q! y  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
  h。

6 w. n  I0 O. _9 O- P& e

( m0 Q: w1 V8 u: J
8 v2 t& c4 v* v4 d% X& k8 }: G


" e- d9 I/ I9 H8 P  h) {
- l1 ?7 L1 |, X( W5 o( z2 Y" {1 V8 C
( L+ u" D, ^5 @, ~. x7 `- _
( b) ?* O& `5 j1 V# l. j4 u% r$ ~

　　
# J& C2 q5 M( ^2 O. W    2.3 混凝脱色系统
# K4 z2 G. d! M

, f( d/ d2 l* i( ^* s






  l( U+ U( L6 }$ j7 y0 m. Q　　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。


; O. v  k4 N- l) ~( ^
  


  
$ p( b/ \" j' J1 _; d

　　 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
0 u2 O" m8 Q. V3 P: m1 }  min。

% O+ w4 j9 I! V* g# J
1 k  I4 c: D6 n
　　③电费为0.49 元/t；



% a- d' w, X8 s9 Y3 A　　2.1 调节池



" s5 D3 ?5 J6 _9 Z( ]' a5 m  

; J5 i$ L' B7 l& w/ x
% Z) s- w1 d: @4 t/ \6 H　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O

# t$ B9 @. j8 O# t& N7 N* J
; a2 j0 c9 h; h0 W
$ {+ O3 R, p( p. h8 F! E, M　　处理成本为3.51
6 M' o# M1 e2 f4 }6 D# h    元/t，其中：



　　4 经济分析

0 U  P/ r( z: o+ W6 }4 A

　　
2 K0 O  `) ]; i9 F) b" n! B+ P    　　　　E0(H+/H2)=0 V

2 G) C. c" M2 t; g9 ^3 N+ h
3 |, h) X7 C/ e% p  l4 @. O2 s0 w
　　2 方案的确定


- V- ~7 F' B4 [
　　②人工费为0.27
    元/t；
) m9 K9 N: y; Q
: o7 ^# S: g0 C4 G- j

/ Z% J+ K4 ^3 P4 @- O8 [2 \　　1 原水水质


0 O% Q7 k9 [4 R8 }$ Y. l6 P
　　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。