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。
- _6 D% `/ I3 c- Q; E
9 ^" F$ [( V- H( i/ \# q7 [



3 ]7 z! a2 ~, F6 b; g0 C4 a& _
   


　　 ②问题的探讨


: j5 P( b2 z7 Q6 X  X2 g

, {1 N% F1 h7 l
/ h5 h6 h$ E7 }" `, ~, s; z7 r9 [
8 X9 \: V2 s$ r7 `7 @& L　　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( E+ ~7 F8 ^( `, K

+ m0 A( k* H4 n7 S9 ~; s
* P. h2 n, B: m8 U2 X4 D& K

　　2.2 铁床

5 h" V1 C2 p/ I( N( N
& B+ M5 z9 K: o( y( m# c. d
3 f( k4 ~: i0 {0 j7 k

) q0 Q4 `/ v+ E# s
9 F1 l. D% v& f' `  


! X9 H1 w3 o+ C3 d


   
) s. t4 l: s2 a9 ]
/ H( Z$ m0 C4 [
, A5 L  R; k8 _, e2 w* j　　①折旧费为0.86
    元/t；

5 A6 t; \3 o4 s- ~! `& e  j

  


   
5 ]" L& `) Z/ T4 D7 }
- m( b/ u* o7 H$ `; F1 {* ]# u
2 s# B3 ]0 {: N  

5 [2 B" N2 {/ K8 }+ e+ S# w8 x9 X" I
. {/ r2 [/ O& K. ~  
! \" M7 s& Q5 K

　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
( E: b4 ?0 ^2 H$ j. a
' M1 N5 t2 D6 \6 S! f

7 m8 G1 T6 C' F2 h! ?  

+ M% ~: }% X. D$ A1 U. K. ^: j
$ B. e6 o+ I9 [0 z! x( ^( t2 m  


9 U+ p" _0 S( g9 J, n$ [  
/ H: w! z4 x+ y2 Z  ]" Q- h+ T( n
* z8 ?0 j' a) k6 c( {$ C) y
- c. M; G" N: c5 q& W　　
* b% E4 ]+ A3 Q0 ]; N  K    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
( I5 @4 l7 D) N2 Y" U
3 b; g2 c& \/ 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。
2 y# Q/ r8 C; y2 r


% g$ V3 p$ H6 R( }　　④药剂费为1.02
    元/t；

' l* J1 Y1 o, \. Z- p2 G  W

6 x4 c5 _$ u9 ]' s, V8 I) c* b4 }: l　　 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。
3 u+ l  R1 [" Q


　　 当有氧存在时阴极反应如下：



" ~4 d4 V& Y  D: Z　　 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。


: _+ p4 G: b2 T' P1 C$ J# k; ~
2 F, h% S) Y" H8 ?6 V. e　　
6 w1 A5 n1 \3 c' w* B- Q    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V

& t0 ]# d: a" _/ @3 \

　　 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：

0 K+ u# b6 c7 `+ c/ y( J& e0 ^( S
( Z+ b4 H7 R% K/ C2 b
$ g: W  B' P" e, j4 o/ X: W5 n　　 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
' y9 o0 \: t3 p  S) u6 ~  d，HRT为30 min。
! i8 F, P9 l1 l

  j( d9 A" ?! q
3 Y2 \" _3 M! D$ ], z% v  

9 B; G0 s4 M/ d& ~0 @/ G0 b
& n2 w6 J8 _$ k) \& _* A

! e6 R! f, \5 g4 y7 X$ Y
6 F7 q0 x1 ?7 E7 i( d% a
　　
& f4 y1 N( F+ D$ w    2.5 砂滤罐
( s8 a5 s/ \/ p
1 D4 M1 q1 d- o3 B0 }6 a# v
+ ~7 Q) O) p& z  j7 M2 m) e
  



# v- L0 ^2 ~$ q6 F# K/ r
, r0 O- T+ ~7 X+ x# z* h6 Z, @% i4 C
1 r. G. t8 M; Z$ P　　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。
- f2 S1 B, U. p' W
* N1 O; [% ]% p3 h: \

5 l' }5 @9 l6 l6 ^. N　　表1 处理出水检测结果



9 K7 V' N( B7 b2 g! c# M　　
    2.6 活性炭罐
  z  m, ?4 F. ~- G1 f! `7 g


　　3 处理效果分析
& N1 H0 r7 J; L3 S0 n4 O
4 o7 ?2 m- v- }. H& D5 p  u

+ q4 u3 o' m5 S( ]- G# u：
, }  X* t9 c/ Y% T
: t- f% O2 E  t* h: X% [
* T0 D% ~! R; i
  　　1 原水水质
3 W  \  i% r0 F) U$ K) X- W  
5 h( [/ h, m9 ^  w/ L- P7 w9 M* 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。
; G' X: L, G: ^. _! D( V' F& Q! 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。
" Z2 \7 }& D* L  Z- F, j0 S9 K0 ^& V  　　2 方案的确定
4 C5 Q+ D1 W7 G9 Z- F  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
  M/ G. A8 Y$ I. c" E1 Z
                           

              
$ ]5 M9 t4 T1 _4 B( a      
( z4 N+ ~) W5 j( h5 K: m$ a4 v! w



  

4 w$ _1 \, ^# T  a: Z
/ Z  c! h5 @7 X7 O4 D+ ~　　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。
3 i* N' R0 [. k; g  X

3 S9 N% V+ q% Q2 e
/ H! F3 g- w9 A& z8 C

7 r2 F5 H* J0 H3 s0 N3 z0 U
　　
; w1 G; C# s. V; g    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-



  

8 h# ^' J# W: V) U
' F# J3 r# i( k) f　　
- d2 e& d3 }, z* K9 {    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
, m  J+ m" W, Z8 k& R: |6 ?- D2 ~/ z
0 m- K5 R* ~% R: Z# Q. O, R' c
  E+ O7 c% r3 @! f
  


  


- X; g2 v% }, `$ p$ d　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
/ I' _! z! Z: c9 I$ s# ~
, y8 u; \, {& M. F- v! l
$ w& }2 U' A1 L9 D9 F
- X9 J* P: r1 @2 \% ]8 J　　
, B. |* v* X' j# H7 A9 G    2.4 气浮系统
/ K9 d& F' i1 g) h

) ~) h, T) D; h: }0 e: D
6 T2 W) r, l1 U2 F+ @4 r  F; ?　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

3 P5 c+ k6 `. U1 f, ?$ r4 r

4 S! p# P- e7 I/ X  
7 c% W; l" l: A

$ @4 J) g! y0 |; H; B# {) C
/ Y4 w$ f) h3 p6 {" \1 g　　
; l$ @  ?+ p/ e/ m) v! ], F( ~# Y
8 r7 D% }  ]; z4 c( Y
2 X" ]' I5 H% p5 o5 a
' Q- m: X& H- M  @9 R0 }
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$ m* Z8 p0 ~: M# u% R1 ^

　　 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。

( A" f0 A0 p! T

5 S) A. m& O+ L# s, c  C


  
$ o5 G2 Q1 Z: c$ d- B
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) s" T. V, w- j+ h% o
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! R% r# e2 t# L1 q$ L$ U6 ~

　　 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
% x- v3 |  R9 m  m，HRT为40 min。
* w/ }; K5 P$ t3 M3 H. r% Z
. S+ u% S" s. E; x' P

5 |5 f( l) q* O4 Y' }8 X   
+ h4 Z: {6 a" J9 {. x, n. a   
  
     
: u; P* S) b+ E2 G7 V       　　 项目
' y1 G% |, f- `% s- e  |! \       　　 pH值
1 H: A! Q2 @3 K: N. k       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
9 X% e( R) B$ A       　　 苯胺(mg/L)
   
     
, J  e- A" h) D: Q: T       　　 染料
6 c* y" v8 F3 r+ d& {       　　 中间体
       　　 染料
/ L- }3 a& w0 e, W' c' y       　　 中间体
/ t; c. j$ t: v       　　 染料
! V5 L. E: {0 T" `5 p( d       　　 中间体
       　　 染料
8 J& ^2 o$ B4 Q8 @       　　 中间体
" k8 |) b' v5 C( r! u: Z- ^   
     
, N8 z6 {" i+ d8 x) M( A       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
& R! ~# Z& |; t: X3 T       　　 798
; ]8 o# l' o3 E4 }  u' u6 T" M* U) _       　　 810
) b# y' {0 ~# Q3 v1 _# `! c       　　 4050
8 r: S; U0 B) ^6 x$ A- P6 F       　　 3000
% r3 [6 c1 x+ E5 Z       　　 10.95
3 ^! v9 Z0 x* m3 m( l! _. N       　　 9.29
   
     
       　　 铁床
! I5 B2 v, i1 H* \0 p       　　 出水
/ f7 d, \$ d% u$ `6 L7 M       　　 7.93
& C$ s+ r& y. v; q       　　 7.36
       　　 786
9 h$ @8 {$ ^8 e  U# v* ~: [       　　 791
* r# ~9 x% N5 ~1 v' B; Z       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
$ U; A" m3 z' L0 i. s- |, U   
     
" J" `. w' ]/ _) ^) Y4 f( j       　　 去除率(%)
1 Z4 _4 n! P2 N) y        
        
       　　 1.5
/ X% s! D5 N8 R       　　 2.3
* N( u: H* t1 v. Z  r( c8 j1 q       　　 53.1
       　　 66.7
        
" d% C, o: t  l; M+ ]: n) b2 r        
   
     
       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
; h5 _. `! `: w+ `6 {" |   
     
" C& e3 p1 _. t: A5 l/ y       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
       　　 89.0
7 ~0 M7 o* S% k* O       　　 90.6
   
3 _0 p1 {1 s3 H& D- J" Y) e/ Q" z* j     
8 h' J2 I  [/ `       　　 活性炭罐
       　　 出水
% p6 r2 y% D( H# \; a# S       　　 8.09
       　　 141
: O. H# a0 V+ V' }8 Z3 U       　　 11
" j! ?% I; o4 q4 y) s       　　 0.22
+ f2 \& ^9 |9 I/ z4 y; k   
; q1 ]  H# T. w: q     
! a2 N/ b  P% `       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
       　　 90.0
' J7 }' b6 ]- M& ?( G( v       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
& S) J. H% m  F! T$ @( ]  y5 _        
       　　 84.0
( r, w8 }- O6 k: }2 q2 s+ ?  G       　　 99.6
& [: S3 Z  j8 J% J! B% \       　　 97.6
   
% V" G3 P: r  E- F# T) s/ _* ?  
7 _1 ~4 `( }& l7 [  
  
) S" p' S6 z! p9 I3 q
9 m1 o  [& F+ p
' _/ {1 w$ {! {2 X3 c5 [) X
# Z; w& R# V4 _, R/ s　　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。


1 B% h" a, H# Q4 W4 A) @& x, r
  
- R; ]8 W7 I1 B/ E
1 c6 ]8 w/ s8 w& C0 |; B; t
　　 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。

* d3 L6 [3 L& B' s7 J0 w7 |% T  B4 U  L



. z: X# v" R. R7 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。
+ g9 h$ I$ ^0 a1 `
/ q1 D, A' H3 g

　　⑤铁炭填料费为0.22
' C  i. q1 b3 j1 Z! L    元/t；
3 `" J, p( a0 N/ [+ E





& }  U2 N% E+ R' n) e　　 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
8 T& B. t7 M1 n- N: x  h。






: }) K9 b! x1 r: f: j
) f0 L6 h: f  j" Z8 B# l



; f& a0 X' E- [; A: b5 U" \  K
+ T$ A# N; p) z% p- z　　
    2.3 混凝脱色系统






! m1 k0 s" ]. Z( _8 {! J; {


/ ~* N) d# a3 J  v) F' }　　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。
* n/ N& ]! v3 t4 _- X$ z. t
: w" d6 q. k2 P" R( |8 k' M3 z
* f6 y# y* b7 b/ k
  

9 m/ Z! v' G& q4 n
& k! T4 O6 f% F" [# @5 V/ G  
; h; u6 E' S5 q: Y5 K6 r" q/ }
9 |9 j" N) h7 K; h9 X6 E9 q
9 L, ~/ @9 B1 R　　 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。
  P8 l4 l5 `$ b# Y! g
" P3 m+ p6 {1 ^( y
% B2 b( w9 s1 ^4 ~9 |) I
　　③电费为0.49 元/t；
2 ]& }1 `/ A" d; Z% Q+ |. i
9 |6 d. j) {; t
" p, Z& G) r: f
　　2.1 调节池

0 \: g5 v  r  o, N/ r( L/ J: R# Z

  


  \! X% r  ^* M% U8 r　　
- k2 Y9 _2 @4 h' d$ B) y3 W% A    　　　　O2+4H++4e=H2O
, f& L: Y9 u8 k7 `, y/ r% h

8 b5 o  V1 i. c4 y; M7 j% C
: T. I+ h. w+ \! g3 [8 E! X( X* F　　处理成本为3.51
2 }8 O( n7 h% \( x; A    元/t，其中：

& q; {# y, J% L6 a) Q
6 N- r+ Z4 d- l1 A
　　4 经济分析
1 D, `: l8 U$ s& |
" D8 s1 D, v: W! Y# Z: W* v

% k; r/ T" J' d7 i4 m　　
- a2 L! p; s( a" @8 Q% ]    　　　　E0(H+/H2)=0 V

& }4 z5 l0 z) Z0 n! a3 w" y. |
( e. R2 h9 ?! ^$ Z* r  h
　　2 方案的确定



　　②人工费为0.27
    元/t；


' ?! u* I  \: s* F6 G2 f
　　1 原水水质


8 k; h/ \! ^  \5 |) m' M5 Q
　　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。