铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水2

hgwbg9o9

　　注：表中数值均为平均值。
9 g+ i" M7 A" U* I& _2 O



4 w$ Z4 J$ i' n- g4 N
! G7 h; N; m: W6 S" d  D2 c  S
   

& K9 n5 C3 c: y
　　 ②问题的探讨




+ ^5 q! g& P# @
1 A6 E' k0 ]) E% H, C- @1 \
7 N0 Z$ C2 a5 R) 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。
! y- G) S/ M; _! C0 t9 j" h

% \- U' j* f$ k7 I6 `
* D! L4 i$ n7 ?- I/ L4 g8 n- \, k
, w) W7 T+ X: k' V3 u& s
' L3 U0 m9 G3 ~" w1 V! z5 Y* n
　　2.2 铁床


! r8 f8 y# E# G( S
1 G- A) m/ w, q# g3 A4 g( u, T
7 {, i! X. T" C! ]! M2 j4 n) w

1 h' a/ B% Z# _, `: x' e  





1 |4 P3 Z8 ]; t  v   


　　①折旧费为0.86
    元/t；

$ e" k. y, g  _

  


   

+ B) \8 T% w  C- J' e) g) H
  
' U: E' B8 l) C  x
( P8 ~" P& q( B* X' q
  K: D9 N- |- l+ ?. V  
. R) N/ `- Q# R4 N$ x9 n" U
/ I9 Y3 I1 J  [3 l: \2 x
" e* [+ D& p/ L$ E4 C' t$ Q　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期



( X( N& c* c& Y+ M9 m  

9 [- e% c3 o# o7 l2 e, W* q1 U6 F4 b
  

* j- ?; g6 \# w0 J0 q
* p+ E' ~9 S# `; o2 T6 h1 c* f  
( ~5 R' k+ q. u7 P+ ~

( |4 t1 \' h9 v8 Q* Z; z, \( v: @　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
$ V8 @! }3 M" W6 L) d( F

, E; A* b, x3 C% p" c( ?3 r7 Q$ B+ `8 n
! A3 Q1 G7 r( m　　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。



9 D% |8 Y6 t8 m- r, ^7 G　　④药剂费为1.02
1 S, g7 R7 X9 a6 N0 q. V    元/t；


7 p" R  I/ e0 f4 u+ ]" G* i
! r1 e2 G' R4 x* Y# ^　　 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。
& _8 \9 E$ S1 z! J7 @+ M2 _3 B
2 `; Z7 l- y9 u# `. E
, m- m( b0 G" }( F! y( a
5 R. @1 h2 Y1 J" L　　 当有氧存在时阴极反应如下：
+ F0 A/ P$ B9 t- E
( |1 w6 ~3 K8 ]& z/ D

" W, Q6 v% D6 L# @, O/ I　　 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。

& R. @4 b4 ]9 p8 _: d& ?* P' M6 e

　　
# v0 H0 j3 h- K- K) w" Y# }- {    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
7 s9 C; a( i- N* ], V) l+ i- j    V

# ]: \! `! f+ C, e
" U6 l4 c, ]" v4 h
  g- n) ~3 V7 C2 z6 m! x* V　　 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：
1 t2 U  P# r3 p8 w1 t
9 e: m: O# W& u0 u' K9 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。
4 H$ }" b3 v& X. N/ `5 k; h) h
. P4 k0 T8 z- q8 M  x
4 A" l' T' @; ~, a4 V
  

! V; v: j& V& T0 B$ W7 R$ T* d


5 O! A, N. J' D  j3 X% h2 q

* Q9 X! s" {! t# k) S$ K3 Z　　
    2.5 砂滤罐

% }# ?1 y" H5 w+ q) a
$ I1 i4 f* p" C. j& A! ^( `7 O
& j0 s1 l1 ^( ~6 Z/ a* G9 g  
6 p: E, b& A# L4 {, c


5 E8 K9 Q" p* l# a" v7 r% |

9 ^$ v; b* x6 {' i" x　　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。


2 u4 {4 h: e8 c2 `7 k! N* m6 K/ B1 v- d
　　表1 处理出水检测结果

+ _' v! v/ X4 |* T- J) W

( y4 r4 w! `/ {6 `+ F* b% @! l) A$ g　　
# F2 W! @- j4 `" I    2.6 活性炭罐
8 z' \$ t6 L5 ?5 T6 t2 X7 Z


4 ~5 N8 t4 F& q9 m9 {+ I　　3 处理效果分析

$ c3 P- R1 M- g) Z
  m6 e4 A1 n$ k6 y8 y2 T: I
5 r) O0 `1 ?% j) x：

' Q. e7 N$ U' x6 Z; x+ s

  　　1 原水水质
6 j; l: _3 I" c$ [  
　　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。
7 D: ?8 b$ j/ J4 H# e$ y  　　2 方案的确定
) P1 v% d9 s( q7 a7 P  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
; M) P. k! ], x- a0 b
+ O/ T" A+ c( x  a/ w3 i                           

9 q! u" O7 F4 x/ g! x9 Y5 q1 q              
  O8 E, c' L* g9 d; X      




  
- q; [; z$ V, ~9 P# E

　　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。
# q+ x9 l, @# _6 {
" M' W% s+ f/ \6 J
8 d2 \7 C/ w0 M' k
! [) G! N7 g. G
/ t: ~, w. W8 g
. Q, ]6 ~4 W4 e/ f* P
1 d% g: e7 x2 y; V/ U) _: T　　
( G/ E; e" w; I1 ]- n6 z3 K/ ^    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-


0 s( |" {8 B2 F7 p0 Y, q, k8 @
  


' p' _2 y0 O' {2 p# p　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)



6 ~1 n6 `% n4 \6 ~7 m3 Y2 \  
- P8 y/ J# g3 Q

  
1 L) y1 O3 b# x; O6 L5 J

; Z# z- s: A# d" s/ d# W/ o　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。

' T/ J1 L( d3 j: [" j: ?! `- w9 v
1 F4 e: y) G/ Q- z# ]
　　
    2.4 气浮系统

4 P8 f( X# h" N
" a2 V5 w! h+ Q- u2 W( g
　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

4 R" A9 O7 D7 C
, I  b# C* t" a+ m. ?
6 o' x# R/ p1 O, C4 Y* @! V  
8 H4 f; U6 K+ L* k5 F, O( a8 @
) ]3 N8 P: S4 @% p# m- h
  n: m! d# {8 z4 q; e' \
　　




+ X; u/ X- K2 Y3 j


$ R# Q1 n8 q' Q7 o0 G7 D$ P2 R, t) ^
4 q% f0 F, h6 B# b8 p% M* y, A

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4 f# A  Z  E# _0 X6 r

: ]# ~- _+ t* W1 S! {$ a- @# A/ _. F
1 W7 o5 Q: m6 P9 R. n+ E7 U7 ?
# u2 b1 p; R# W6 v; O7 D! j1 @  ?
/ G3 a6 g  ~% q% F　　 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
2 a6 k, G" u2 I  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
% \3 \4 H+ w1 ?: Q, E* F
2 T; L& V. w: W7 D& O6 y
, S4 X5 @2 d+ a  F4 i$ W
3 z9 @2 ^; i7 N% l0 M5 C

1 ~9 Q: J& t9 ^* N8 v: h
  
( {3 W8 r; Y; x9 D" R1 R, v
9 z- S/ }) W7 R' P
& H# {' \* r& J) _
5 I4 F( \( F! ^& B+ _
6 N  E/ l2 \" N) I+ s' d
  

2 m, _! O8 U" ?( c% Z
. d' A3 _" g! g% s0 h. x4 S
　　 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。
; T7 s9 l/ q5 W& n0 `0 R

. H' l3 y7 k: _! e  C% V
! a5 {. D0 v- {8 T6 C* P! M! _! e' `   
   
- _& J1 J+ y" T6 @' T  
9 P! x1 X3 l- P/ m     
       　　 项目
0 b) ?1 a9 ?: A& [5 v2 G* t       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
; V2 j" M- V. M2 T  O       　　 色度(倍)
' j" L3 S4 @$ v( b: J; z" P8 `       　　 苯胺(mg/L)
% v  }. O! g( t0 Y   
" T6 }) o/ E3 h! g( f     
       　　 染料
5 {7 w" e/ J) I- O; b       　　 中间体
. v% l' r/ a4 {$ B$ R       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
* A& u2 V/ C5 ?6 {4 J5 ~7 m       　　 中间体
   
     
7 T+ ~) B3 Z( A! \% V; A       　　 原水
( `& t# q1 r/ M9 K       　　 7.89
* v8 f8 H  ^8 X/ M( g* k2 {; \7 h       　　 5.00
: L% e/ |$ H# U1 R! F       　　 798
" L3 @0 s4 U8 n! \, m9 V       　　 810
- P! F$ W/ `5 Y2 K& w& O       　　 4050
       　　 3000
5 R8 E. S8 t& x, ?! n$ S       　　 10.95
+ Y- {) g. r+ M) B% S       　　 9.29
   
& }8 q. l5 A' l$ n$ r     
4 O/ H. f9 ^9 n8 ?       　　 铁床
       　　 出水
       　　 7.93
       　　 7.36
4 A! y- y$ N. [' Q5 f' f( z0 r       　　 786
# I1 M. F5 o% c( {3 I# P. p) d- v       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
4 s% d3 N) o7 |8 E5 c( l% u1 c1 }   
     
       　　 去除率(%)
        
$ Z$ g  d. W+ N) z$ R        
2 j; e5 f3 L3 ]       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
3 f4 G; ~% T! T: T4 a       　　 66.7
) w( B2 P. k  _. [        
2 P% \. f& O0 @7 x0 s' H1 F; ?        
   
     
       　　 气浮池
+ l1 o' ~8 k; j3 }& ~# r       　　 出水
* z4 |, ]* ~' H+ s% L       　　 7.56
+ T" f# s) d3 s# G       　　 340
2 D# c/ o+ H- o) }) |% T, n, ~. {       　　 110
       　　 1.79
   
& q6 [% c3 T, l     
       　　 去除率(%)
! ]* ]6 l: c& q/ Z        
       　　 56.7
) i$ ~) D- `: n7 |! ]       　　 89.0
& M. @; a' s9 \( ^! D       　　 90.6
   
% J" q* c# P% j! }3 A: y7 H6 F     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
* X# T0 O" ?4 P$ O" j* E       　　 141
       　　 11
       　　 0.22
   
     
       　　 去除率(%)
' F; q1 |) I3 }2 N$ A" t        
& O, u- b4 j/ T" {, C       　　 58.5
       　　 90.0
8 C+ X4 s2 j- a5 O) v% H7 U7 b$ b2 a       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
7 V& Z: g& z, a        
2 a; n' V7 F8 [8 w* R# M       　　 84.0
! i6 I) B" P% A; P; n% u% _7 A( a0 I' c       　　 99.6
       　　 97.6
2 |2 m  ]% H6 @% A3 W: x% e+ K& H   
! q8 t2 |: o, E& Y0 s& x- \  
  
  

/ k) e7 G- W' Y
* p5 Y+ c2 B$ N% P, H
; c. ~' N6 Z3 x6 A1 V　　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。

. a  o* j6 ]6 H8 |
' V/ P  g3 x( D6 r* K0 l
  
2 b/ `0 O) o" W8 \! K

/ u3 G' h4 t, A% ]8 z+ g　　 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 g5 z& W4 C5 V8 Y; a* u% V

+ o3 [! c6 o# }+ R+ K7 i
+ r# j, |' V9 z! ~1 U


　　 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。
+ ^+ L' w$ k% f4 X# Q* V7 P
2 j1 c- E: s2 K! t# q% f9 o

8 v( Y+ z1 }; E# C$ D! A　　⑤铁炭填料费为0.22
* z! f- D: w* G& g    元/t；
/ F) s% c7 R# a3 l0 m  V2 C

; H% P# Z$ m1 p, ]9 x& n6 G
4 N1 b# q* U3 f


* X# V& y8 o* X; k　　 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。



% u7 X/ u/ H- s2 v


" T/ ^& {2 I6 B. k1 h
5 X; [& r5 {, Z$ g6 v# s; N
+ p  k5 e. _* N, e/ O0 o. z
+ i8 E; E5 `/ t7 H

: t+ P- G! t* j0 X
* e% t2 f( W! K/ H　　
    2.3 混凝脱色系统


, U; l8 S' f" n/ H, h

$ G: F( o2 W% x+ [0 A
& m" G. m* c" P+ I; o% Z4 b: n
7 d" k$ D: d5 [; C" D" r


) E7 K- M* I, D$ H: g1 P) |! T　　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。



  
. y* U7 J8 B1 n: B/ c
" |3 }# i- A9 y3 m2 `  p
  


　　 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
/ A5 ?3 D& V( Z  min。
# W! c! a1 w. N! {+ k% [


　　③电费为0.49 元/t；

. h6 g  c4 I8 c$ R/ o. H

( X" c. S, I) ?' ]  l  S% j+ C　　2.1 调节池



  


; S- H9 l/ j8 I/ i　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
; K$ x$ y* t; n7 h% o; D


4 F/ }* Z9 Z9 h5 t2 z% _" M　　处理成本为3.51
8 ]4 c2 n7 e6 i7 k0 ?; [& t    元/t，其中：

6 l- g9 B& C  M& ^- W1 e

　　4 经济分析

* t* M( o% g9 g+ w& |9 N4 ^
* H, w5 M2 T7 f- w. i2 |
　　
$ f+ ]9 I' \  ^( G7 L" i& y    　　　　E0(H+/H2)=0 V
1 ^, A5 v! ~; r
; V8 `) |0 j% Q% i& N
; m( D- i0 U: e" L
3 G$ o! ^  o" X- O$ |　　2 方案的确定
0 A8 a2 c8 V& d& S5 w; R

1 A6 r+ v  c8 C2 m- p& q& e
' T' h4 F4 x- w% c: w  J- p4 B　　②人工费为0.27
    元/t；


& S! o& c5 U( V5 f
& O2 S! `3 {- c　　1 原水水质


/ p8 G* x1 H1 a5 H) \4 x3 O
　　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。