铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水

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铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水
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2 N/ [. y6 E/ N/ R! d$ D7 |' N( ]. ]               
         
            
              
              
                     
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1 h" m: k  }6 k3 z, J              
                          
9 l  E  U  T2 @, X! t               



$ z# ?- S# a1 _. a7 b  y& K# m* P1　原水水质
$ Q5 i$ ~8 ]9 ^; a9 e
　　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。 　　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
　　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。
0 P# `- h6 O' f2 f# Q
# M& C3 o8 c9 s3 O2.1　调节池 　　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。 2.2　铁床 　　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： 　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应) 　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V 　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应) 　　　　E0(H+/H2)=0 V 　　当有氧存在时阴极反应如下： 　　　　O2+4H++4e=H2O 　　　　O2+2H2O+4e=5OH- 　　　　E0(O2/OH-)=0.40 V 　　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。 2.3　混凝脱色系统 　　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。 2.4　气浮系统 　　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。 2.5　砂滤罐 　　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。 2.6　活性炭罐 　　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。
3　处理效果分析
* I4 M. W- O( u　　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。
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表1　处理出水检测结果

8 v& T, s8 a+ B& r* U' }

0 e% E2 N6 J) F; I2 ?& h: R8 U) f项目
2 T% j% r- [6 S) O9 J6 t* }
pH值

COD(mg/L)
( p. W# Z/ S( ^: w! Q4 B9 _
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0 K1 ^  V) L' Z, ?. A
! _: X- Y1 i/ W# q4 i染料
7 m4 G# z5 F  ^* K1 l3 q
中间体
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+ j' t+ y, N4 y6 p# g5 v染料

中间体

$ p! l: W9 j* E! a0 A9 G染料

中间体
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. b+ K, H) u- T7 k: u染料

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4 t( s( c) |  z/ V  t

原水

7.89

5.00

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- `5 \, b+ ^. i. V. ^
3000

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  V6 E7 l" v/ t% Q2 W* L
9.29
% W9 {" e0 E6 w* J0 ^- {& D
& u" v0 K" l$ I  k4 c0 Q7 h
铁床

出水

1 J( y. G# C0 R3 e3 c: ~/ T7.93
0 ^/ Z* z* O" G
7.36

786

791

( o$ d4 q) u" j: g1 p+ E4 r1900
/ U+ E0 u/ M/ E) k3 @
; H- i3 M7 d0 X1 U- d1000

9 b3 }2 ^$ r) e; W! L, R+ k29.08

19.12


; I) x( u, ?! d/ e8 d6 e0 L去除率(%)
+ X% x0 _9 @6 J+ z* o( d
　

7 l2 e8 e7 N% V. o" d1 ~/ }( \　

1.5
" ?; \8 n) F/ ?& |( B9 d+ Y
% C$ H4 e# K- w( f% }# ^2 \! m- K2.3
- n/ y) q# e* @& I( h6 Y$ L7 c) E
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+ U- y8 S" S/ k$ j6 l) H
66.7

4 `7 a  J, P/ W4 z8 p; W/ Z　
3 l) U7 j: O7 a- Z5 t" i8 {, M: |2 G) b
　


8 E/ Q2 R  ], g/ P/ w) R0 Z气浮池
! e: ?6 v  ?- O, @* w; ^
出水
- n& _$ O1 q" g, P; J
/ j9 Y1 x! c% c, T$ C1 W8 w% p7.56

340
% g# w7 X# u5 o9 V7 R# X
3 O% l8 G1 @' ]$ Q: R110
( X5 K; C4 x  F  Q% |
# l; r8 }8 d- ?( [1.79
5 r2 X8 R7 H0 p: D

去除率(%)
1 d$ [  ?5 q; c& ^0 \* c) M


$ O6 M; F8 r; f- u" X" I56.7
! r3 Z1 G) t6 u: u$ t4 M
( w" {2 e- A' l0 `& _  I89.0

90.6

5 `5 ~2 i$ d) w7 E! `7 `
活性炭罐
( l) x8 Y( B* W- R6 f' N. W
出水
3 |2 o6 x& N8 F0 {4 h" A1 g
8.09

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8 n* n3 b8 S! E% ^  }2 {
9 W- A6 `2 P9 c% K* W& V: ~11

0.22

! t9 C/ a) g; I$ X
3 \9 h5 n5 d1 g8 r( {; c去除率(%)
5 I" r% V' g! x; Z$ q


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2 Q/ l8 A8 B% y7 d6 A
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总去除率(%)

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% v) H$ W3 g2 a# Z, @$ N1 t
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2 g, J! i) a" [1 T* j+ |+ T- F99.6
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( q( z' {. w6 L) G/ c- ?9 W% L/ o97.6

+ @) A2 O7 D% p
注：表中数值均为平均值。
　　 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。 　　 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。 　　 ②问题的探讨 　　 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。 　　 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。
, z# b4 b! e; r4 ^+ P5 d3 w4  经济分析
　　 工程总投资为97万元，其中土建投资为25万元，压块机管件及配电投资为60万元，其余部分为12万元。处理成本为3.51 元/t，其中：①折旧费为0.86 元/t；②人工费为0.27 元/t；③电费为0.49 元/t；④药剂费为1.02 元/t；⑤铁炭填料费为0.22 元/t；⑥活性炭填料费为 0.65 元/t。 　　 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。   
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