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。
* V' C  ^* w5 R; _' s$ G
$ s, v+ \2 C% i




# u$ c8 G5 [' j; h" l5 V   
, p' o/ q! B1 U, l' \
" g( d9 c/ n) ~- I2 T( Z+ N* U. v- k% d
　　 ②问题的探讨

. G# H/ n5 [( }" I/ y6 [5 C

( i, o+ L( e+ a" y1 q$ ?' K% w
( Z( Z6 K$ _3 @1 ?5 c# R% [5 V( X

# o. J) h3 F; W& o2 J7 B) c8 B　　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。



0 Y* }( h# W- W$ r% u
3 g0 X8 r) s& S  A
& X6 D& Y8 y7 @# E) a5 C
& z; N5 H! J! O3 C1 `* ?0 P　　2.2 铁床



; G& W1 E1 V* R/ e: F

0 K( i& T# x/ w  i( G& h6 s% z2 X
" U! [' [- w) c  m. ^  x! a  f  

% e! i9 C) }$ ?! y0 m/ c+ |) u+ w
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+ Z7 {( V4 s$ \2 d
   
7 r, U7 q/ ?% g- U# M0 k
; {5 E! u0 g" {  r3 f8 y& I- \
　　①折旧费为0.86
/ b2 w+ F. C$ a. G    元/t；
  O" Z( I: D% R' e8 ^' C' f


+ d! {/ \6 h4 Z$ P- {$ O# L9 b3 Z9 X  


! y) S/ [8 z7 O  R( J  [   

8 m6 z. W0 q5 f6 E( D! y0 b% |
  
& D* M; T5 A9 j) f0 n

  
# X! M, K8 s. m: Q; T2 j3 h0 ?
$ D+ a; W% \) K- B5 D
- I( {; Z8 f! y3 S/ B$ j. i　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
2 S6 p" a2 K7 f5 b, M1 T( G

3 q# K7 `; C9 O- q) W7 s5 R; Z
! ^7 D# E! E% O0 `- [  

1 d* G7 V+ `: D# ~. k( ~
- k; u7 e, |1 o* ~: I  
) B/ o3 P" R  K( R* Y

( f+ V  e: L, U. Z- S  
" I$ |* T2 Z& \1 O# o7 J

. J! }+ L- E  G( d, N% R# v　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
! P5 G2 H7 g" N. K7 U! {1 _
7 S5 q, I/ P  Z! s1 c- I
: @* u2 ?# }+ S2 @- ~. x4 {% 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。

- z0 U( N5 {3 _5 g
' k1 i* z" H) i( }  X2 y8 Z$ C' ~2 ?
　　④药剂费为1.02
8 J- W( W, j9 E; K' g7 F    元/t；
8 D- R' m/ A7 E3 u( I/ D
. @# o; F: k! d1 O8 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。



7 n" k6 i' H: N% n  v　　 当有氧存在时阴极反应如下：
" ?4 s; n9 Q4 ^* t3 N9 G


　　 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。

3 H# e$ h0 m8 \; G6 a6 V( \. \

' x# t; d6 o; r" ]8 Z  p. w　　
5 o$ o: P: q5 a! n+ }    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V
9 K+ M" a; T' B1 K0 u) R

8 c" w. l$ z+ a3 j3 `- U
9 ^- J1 K$ |4 e　　 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：
* d1 t6 S0 N) \/ p* ]. A& {+ g8 s


& [! C# g) m' F6 j" 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。
4 V- K, D1 r$ {: w2 y
9 N) E4 I0 C1 Q% v8 q

  

) w3 E4 ]+ i. v" m. R6 q
0 X5 [! v8 Z" k- l8 w, B# t

- x' R5 X7 {; J# ]3 ?
" I* I' }8 v7 H+ L7 y6 Z
　　
/ v$ i4 A( o/ A6 J; x& l    2.5 砂滤罐
' \% L5 ?6 n  |  Y$ t4 v. [) K

- j1 X4 s% e+ w. a2 k! [' r' Q
  

) P' l  }8 R+ {
% P* z  l) \$ M9 U) l& V8 b! g

' M$ }& X8 }) [+ O8 A' 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。

' F7 C, k7 `, b; m

5 D* `+ ?$ r2 F% |, f　　表1 处理出水检测结果

% p1 A5 K  W5 r2 ^% C  i  X

　　
    2.6 活性炭罐
  ]! y% H4 W- _0 x
- M4 `$ t8 c( b) K
) {/ g/ o8 F" [5 |4 b' `; M; U
　　3 处理效果分析
# v- K" a; W, I$ ]$ O$ \

, J* O4 g6 V2 h* R
1 Z, h- r; s" v8 M+ u; g& V5 F：

2 C+ m; j: x9 j' [6 E8 z% P
- U1 }0 F9 L2 h' P& m9 a
  　　1 原水水质
% @) I2 o  d8 l* }' r$ a2 }  
　　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。
1 g2 F. ?- @" c6 }- R2 y1 L4 U% x　　 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。
7 r: q. p+ h( k, O6 T* Y  　　2 方案的确定
  v1 b0 P* p4 n, w1 o. K" i; X  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
: ~3 ~, k! L' l, b3 j4 V
                           

              
      



; \& Z$ h! v6 v+ b) U% p" g
1 z) m/ W- Z& Z* y  
) V, \: x* C' h
+ P/ p: F: p3 z9 s# w
+ `5 s& ^6 C* ~, D0 z* B　　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。


$ d3 X4 n% c8 n7 ^/ O; G. `: B
( |& ?% L8 }) P* Q7 h

0 i3 |4 ?) u  j* ~1 b
　　
' V, p; V' a( H. @4 \) ~3 @) w3 n    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
' L: a" H/ F. I$ O
4 c8 N5 R7 h, b6 D3 \/ f
' L+ j3 K3 w# S" a
# Y7 `( C" I$ h( J* t) j$ n" N$ V  

1 K' N% T  w% k* x% x0 W
% w8 Z5 z+ y7 v3 c2 P/ |　　
3 E1 W3 |. M5 B1 n8 {    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)



  

: U8 X& |& `# R) A2 u5 N' G3 e
  
# }+ u7 t- M- `  V" p/ V, D. R8 E

　　⑥活性炭填料费为 0.65
3 q6 _% a/ ?7 I    元/t。
& L6 C/ z  f- M& o1 Z: t: L( H

# \9 A. I5 r2 g- P$ Y- a
　　
0 x+ i4 b  u: R  W9 N! r    2.4 气浮系统
. W3 M; k" M8 _4 Q& X% X

0 h! R0 P: u. X
　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
8 L5 F7 e, d( R+ D" m3 e
2 S& Y/ M8 k0 V% h- @- D+ r
( {2 [3 y" u! s& `6 j
% M. o4 U( R. K1 p- p/ y  



　　

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- `2 C7 a2 b1 q: }

0 n& _5 o4 ^0 n3 Q
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# @' w! Z% l3 B( C6 B- O
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4 M5 m0 ]6 w  p: ^0 K
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3 V6 v# `4 X3 q1 l  i7 _

& L3 r1 l1 y2 O
' v. n# j# B$ {) W9 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。

7 a! C6 B) m6 G( j

: h0 K& d6 b; H/ b: Q& Y8 F, Y
( `9 G; V/ [/ C8 [! z' @$ m) Q! W

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- t1 s& g! t9 Q: h9 N

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9 M' Y. t% [9 \( z1 v
  

; }' a1 I1 k2 ]7 r# h8 ?
0 x! J' q2 Q8 R! \# }
' c3 G& k" i' B( J　　 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
9 P" k2 ~% d0 i0 }  m，HRT为40 min。
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  X+ d. W6 |$ r( j. m' {- G
   
, Y: Z1 D: ]. a$ D  f   
  
     
5 Q4 c, n5 ]" {3 D& b       　　 项目
; S6 @! [* v" s+ P; m* }. v# U       　　 pH值
* y: ^/ A, f; R4 V% {4 D8 U3 O       　　 COD(mg/L)
6 H1 K+ g  z+ C       　　 色度(倍)
: a1 g8 P: w$ B. V+ e       　　 苯胺(mg/L)
8 r; Q, I4 d* B   
# K5 I9 W# d8 W# X1 c0 G; B; N, r' z     
       　　 染料
8 `3 b2 B1 p5 z( K       　　 中间体
* c0 O5 x" g! ]; B" q; w. u. _       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
7 q3 D. Q$ w' s" O0 P       　　 染料
& X  o: F& @7 O$ g  D8 n& q       　　 中间体
8 ^( I1 F; Q( Y" U: x. O   
     
       　　 原水
       　　 7.89
5 u& R7 a+ @" Y7 o* f; _1 Q       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
7 d: P) i6 ?: Q* }& Q) U/ c  m       　　 4050
       　　 3000
! X$ x: F9 \& ?. |0 w       　　 10.95
. G- H7 y( O5 x- y% x" ^- _       　　 9.29
   
. c+ \& H5 ~8 `% J- x" d     
       　　 铁床
4 k$ J  y1 o# Y3 c8 p       　　 出水
       　　 7.93
* I6 Z' _- h2 u. L  a  P8 N       　　 7.36
! o8 ]" ]1 _* i- _       　　 786
       　　 791
- f1 k3 {5 `! J! ^& V       　　 1900
       　　 1000
- V% j0 k! V& r# ^/ q1 ?       　　 29.08
       　　 19.12
# k$ i5 K- b1 s% P* E   
6 J$ o8 K1 y  g9 M( `6 e     
       　　 去除率(%)
2 p; v- n8 {+ i2 k5 g) B" s        
! O1 u, R- D- z; a; C6 k0 y        
       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
        
        
5 f; M' C/ C8 I) }6 P   
     
       　　 气浮池
" \/ w% c5 G1 }( `; d' i$ @! U  r       　　 出水
       　　 7.56
6 ^/ C) c8 v3 H6 U  t       　　 340
       　　 110
- T$ Z  O! z# V$ s3 O# I       　　 1.79
& d5 O8 Y1 ]* c( h   
     
       　　 去除率(%)
4 [0 W! X% O3 Z; p        
. S  T3 v$ r6 @( m       　　 56.7
" ~( S& C3 m2 ?/ T+ G       　　 89.0
       　　 90.6
! m7 q0 t# K3 ]) V8 I3 q$ G   
     
       　　 活性炭罐
: u- \# \8 t( P( u       　　 出水
: E6 ~6 @5 i1 U  X! |' h' L       　　 8.09
' x+ L: R, u* }4 N6 w       　　 141
9 \! i) H6 V7 v! j0 U' ^       　　 11
       　　 0.22
   
     
7 r. r% O0 @0 W+ t. M# Q) h1 L5 \% Q/ G       　　 去除率(%)
5 ], Y- }4 n. C: U        
8 Y& d& {* V% m0 Z( W1 v- ], i1 \/ l       　　 58.5
' u7 j) C7 s4 h, {8 k" a       　　 90.0
       　　 87.7
8 w2 x" J, v7 V   
     
       　　 总去除率(%)
        
       　　 84.0
& S. m- c) W" }       　　 99.6
1 \" X  g9 e# z! \" |       　　 97.6
   
- k, _8 ^. a" W! q8 p& T- @  
  
, J* q1 k1 d1 r, Y' {6 g  
$ H# e" _7 t- _: R; c
) J# ]4 S% O/ ]0 @, r

1 @5 |7 Y, V5 k) e, U" }- j$ F　　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。

" u; d9 }$ A" q

8 ]* t1 g9 w6 P% n  

/ h) b' e7 s0 W' s( j# P' Q! h
　　 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+ o. M) _1 }8 v- g. [



# H2 A* A- o8 L# m; ~" R! T& |　　 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。

* x6 y  T6 V: O) A4 N% M' X( ~$ ~
0 ?( H! L. B6 a$ r
5 {2 J/ g1 u3 ?　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
' M3 _9 w- L, ?! D$ l, _. X! h& U
" `, \2 d5 l0 ]( g; B$ C# U
7 `- x' N: n) C. ~, K
( N8 Y7 c7 d0 t5 O* t0 J$ _
; N( [9 h8 W" F0 J& j0 t# }6 N4 N, b
  w) i. ~! W; K& t3 s
" o0 r- j# r8 Z　　 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。
7 a: m  l; {5 z/ A! A



& N4 {7 H8 O7 S$ z0 a* O# F* E& ~

6 _. g6 e  Z5 H# c# \
# r; k. G1 C/ P( B% `* j# [2 Y  n- @
+ u% z# D+ Q# z' ^



　　
    2.3 混凝脱色系统
  `; j1 T- Q0 {8 A1 Y& g

1 |# @! Q" m( D

8 f; x5 B- n# Q$ h. _

( N) i' E4 z- w/ i
' K0 c; s& j  o2 ^2 B, X

　　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。
. c  Q# `. C3 h+ Y& o
" n4 e0 C0 G2 ?( N
& g0 i5 z# z' Y
1 W$ O) _4 g! L$ j  

: a  x. _( I$ v' j
  
  N3 `: R0 P4 u) G) L; F

) |0 k! A5 a" \6 {6 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
$ ^: ~; n- T8 _9 L  min。
) s) N3 {. \' N4 j' W


+ K  B; t; S; a: [. g* F. y　　③电费为0.49 元/t；
' \2 b/ F$ a& i: F5 w8 ]% _- R1 E
4 w* T: x: j8 \; s, p  X, t

　　2.1 调节池

  m! U4 D5 k4 W9 F$ i
, c+ G: w$ q. T, F' V: t
  
% S4 z# U5 X# D/ M
4 k$ Q' k- H9 d
$ y* R1 O! X' }: q* C% ^　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O

" C0 `/ U& h. Y

3 l9 y1 k  p) G$ y# d/ ^& M　　处理成本为3.51
3 }  T# d& P( J    元/t，其中：



　　4 经济分析
5 U4 v3 q, w* o4 S/ m( j2 D
4 g! I7 q/ K5 S/ i& h% `
, [' B4 Y! D; B. e% R
' d& X+ z& b# n' O3 P　　
) b2 Q' S/ a" C, F; h% j    　　　　E0(H+/H2)=0 V
. n9 U+ X2 G! ^' R# R) B
5 o* f/ Y1 X* q6 K  F* K; p
/ ?) H$ _( L5 K$ J$ o
　　2 方案的确定
. q5 D9 U) i, q0 n. A6 d
, G0 C6 }1 Z, S. L7 Q
7 ^) t) O7 J& r' v% h& x
, D  n) [, v) j5 b( h5 T　　②人工费为0.27
! G4 d+ A/ ]* a* R! {1 i    元/t；
4 ~- H7 E  c' P9 s2 K& u" V3 U


# t  y' b* T! ?+ c* @* n　　1 原水水质
2 f* Y7 y; H6 u

0 a  m, p# o% L8 r8 K
　　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。