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。
1 A2 D! \1 W$ n' D0 `" h6 H

+ e  B# Y$ b2 z0 r$ h! \
7 ?% I- h7 [" y; F/ l+ k9 ]

+ C$ k$ S* g9 K8 K+ c* B
   
1 x# `+ m. h; e) b

　　 ②问题的探讨



2 @; W3 n3 h* p' e6 i9 I- f4 n9 y
* W6 G) f( R5 G$ r2 j

　　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。
* Q! c  [  X; H' f9 h" Z+ J. X2 Z


% P* ^7 z6 L9 ^8 U% [+ `+ i

# A0 S8 w$ v" t+ y7 E
( t% Z$ g, \6 j3 _& O% V( |( K　　2.2 铁床
  a  |, f: s# ^  `! ]( G+ k6 h
" l; ^7 E$ v2 d
3 A% L4 X. \. W9 @! w! ^5 s" g, H



( a9 T% t" a' R  

0 U/ Y% v  E' l" j7 \0 k0 Y  ?, Y" a' b

, J- G. p- R0 ^1 c) s. Y7 E( }

) p$ w4 C7 }. O9 @% ~( y- [6 Z   

3 ~+ @9 i% Y' \4 k. p8 |2 |5 e6 ?
- W' u4 ~1 C" g8 n　　①折旧费为0.86
3 Y4 S. {" V. i) [# I; L: x+ H    元/t；



  


   

8 f, c9 ?/ P- f: D8 Q
  

4 [! O0 y8 S. E1 v
$ j1 U* l" s: R  
+ f/ r0 B- r& m* [9 u
+ o) _: n" z6 X$ z, _! m: p
4 X" l7 A+ D% [& \, \) p　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
/ k5 h5 r2 u3 @
9 x& J$ [$ h2 ?5 w3 @7 @0 f2 e' R
2 Y( U# S- j! u
  

- @6 L1 @: t8 @" O$ A
! g' G/ a& B) F  
7 ]5 n, W$ v3 W: f; w* N6 l

- ~9 F5 `; l/ n4 g7 N  


　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
7 L$ A  o! O  @: b

4 w5 z3 e. U7 d0 ~1 r8 F
, @% Z. X4 y8 ^. E' ]9 T- w6 }　　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。

) T$ N9 z8 y- Y, A! ]  [  J

　　④药剂费为1.02
& h* Z6 G8 Q2 ~6 l& U6 R    元/t；



* t! ?6 a8 S& A" L. N　　 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。


* T- m, F1 F+ R1 I- [
　　 当有氧存在时阴极反应如下：



　　 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。

# A2 x. D) g/ r$ Y4 ?( T0 B' C
' j9 I/ W/ j  `. |
5 \. J" z7 F' t　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
; s# h7 `8 h' O( {! g" d    V

3 V# P% f8 l$ Q" p8 d1 \

8 ?% s1 y& a: P7 `& n, J4 G　　 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：
/ T# E4 }9 b% E# ]+ B; j

, ~% o! n' u1 n
3 {8 L9 Q/ F7 R0 V4 W3 R* `5 F3 t　　 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
- E$ q, c/ T. l" ^, Z9 _  d，HRT为30 min。

) g8 D: P6 x* H  A* Z/ e
! g2 s( R# B7 [4 ?, g, M- G
  

! {  \5 S  n; ^( e: x


' `# T* g& }: q& M" D

2 [8 A( I  O, o2 m0 i* n　　
: h7 F. h9 _/ z+ H/ B4 ~! m4 a    2.5 砂滤罐
+ `; V4 V, }' R) b
1 b) ^3 B( R! U* b) M/ R, t4 f
% b* J/ j/ Z; q( N7 ]! Y1 C# p
  
6 x2 C" Y6 d7 n) ~5 y' e

2 O5 f' I% k: R7 M( F/ {& T6 `
" G% P) x% Z1 E5 v) a/ f% ]. G
' C, {! L  }8 f: C. H5 u
　　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。

& X* B7 U# ]) O$ A) `5 `( G& N

* T' H2 p) f! @  P　　表1 处理出水检测结果


4 M' k9 D6 w! W. l# @
　　
    2.6 活性炭罐
3 K4 x7 p6 ?, v9 g$ H3 E

2 `3 j1 f  g$ _$ d' s7 h" j; X
　　3 处理效果分析
$ G* T: ]; v1 U) V+ f7 R

: x2 G% N0 j8 R. @4 d5 A
: ~& X4 J3 M, n$ T) y# c：


3 C6 U2 |* D3 {8 x
3 ^) S; u) ?3 ^0 g; p" a  　　1 原水水质
  
　　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
5 j% G7 E7 W% {, u6 n$ k* e  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
) G7 a+ `. C# z
                           
* @1 F1 I# e7 h
              
      

) Q' v% K  \7 g& V
1 Q& y% [% L* W( K# ]

  
" D. _% z/ \& \! }; e2 D4 R

, }6 D7 x5 D2 J- N　　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。

# g* R0 c/ X4 h; s8 h4 \

& }* A- w* f7 v: Y3 k* o* K
3 r  J8 c1 v' b( e0 q4 E

/ r! V, V1 ?2 P* H7 |: c' r　　
3 g2 M* ~0 @& O) U6 O/ V8 m    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

7 C) `- w, I  r6 z7 G
/ W* d& \% z4 d% I
: U) l: {* ]* y; m# A/ t  
5 J4 `$ g0 i4 C9 @, W
5 p3 f9 D- A; A, n  i; b" R3 i
　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
1 ^8 U2 _6 y5 n3 A: i2 q. ]) X
- ~9 N) e# a; u$ D( [$ o

  


  
% u9 ~. j. f# T3 ~& S+ k

; Q/ N- q! v7 ~! c" f　　⑥活性炭填料费为 0.65
$ J' ]4 E2 m( k% A    元/t。
3 N8 o. d, A: n% t3 P& l$ |7 K2 j6 ?
, `% C3 q  E  l5 l3 M' r* v1 r

　　
7 V4 [* [2 @) h+ d3 _    2.4 气浮系统


7 a, ?; R; R. i5 _% o- y" d
　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V



  
$ Q$ L$ {+ `0 F
/ E4 d  r/ K# o3 v; j6 S" f+ m; u

, v" e6 W; M% ?2 z/ g　　
. D* x: ?$ n  `* k# |
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- P# x1 Q% \) _$ c+ {( J

  g! j* P* B% J* G
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' H8 I* i2 G: a1 N) C8 _
+ W" v8 M& A" `. o

% H; L; ?  |9 Q6 ^+ ~8 w- Y
, o. j" s& b' F* H  W& u
+ A0 k# G  [, S) u　　 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。
' g2 ~: i* H& f9 s& F, r' m3 C

* y  B# G; R- n0 s" B/ L2 I



  
7 j: _. {+ V4 R1 i- d0 j

4 d: A) l+ Q1 J


  
2 [, K$ ?$ t2 h. ~# Q+ C# C5 y

7 _7 @! Y4 Z' P+ _3 J* Q# P0 z
　　 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
5 u: o% J5 R/ p4 q# ^, M! \0 z% M  m，HRT为40 min。
7 }/ |7 D: v% f( ~( O/ X
: G0 b: k  K/ x% ?" B  _; J0 }

   
   
8 M" J( B1 K1 J( Y( c  
+ h. Y' k+ i8 h& ^, D7 j1 N     
       　　 项目
$ B3 Y/ [6 O; `; p( c       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
- m7 d: G" H. B9 \; w       　　 苯胺(mg/L)
" F0 D& H9 A2 U: X( d) T+ Z- m( d   
: D' [+ n3 u5 h4 {' W! |  ]     
       　　 染料
       　　 中间体
$ V3 K: J1 F- v- c       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
   
     
" t5 ?% b5 z8 {' G$ N; @, {       　　 原水
9 ?0 X! F& u5 v8 `! V       　　 7.89
       　　 5.00
; T% ]" y( M7 z1 v1 _( k       　　 798
) N! o1 z. [. A) g) D8 [# P7 V       　　 810
       　　 4050
8 W5 e/ V" J$ A, A       　　 3000
1 d4 D; S) N3 @& Z* i       　　 10.95
$ |1 N8 d1 B, k1 K5 T. ^. z* ?/ [3 _8 y       　　 9.29
   
     
# O2 m+ e6 m8 x+ i' E: Y3 D5 h       　　 铁床
. X1 N2 s* l9 n, Q8 X6 H       　　 出水
       　　 7.93
       　　 7.36
       　　 786
: O/ Z/ s4 c& L+ M       　　 791
7 n3 O% p4 l0 c( v9 v5 S0 Z. P) Y       　　 1900
+ g+ t$ s: W7 G/ D       　　 1000
       　　 29.08
0 I9 J! D4 [! K/ R( u" z& D       　　 19.12
4 X2 e, w4 X1 z* d, a- L! `) ^   
     
8 A2 v0 Z" G, [# i: w$ m- P. N       　　 去除率(%)
        
        
9 _- n% b; i. A' B6 Z1 t) f0 h( B       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
2 d. i5 {5 d7 p" \6 K       　　 66.7
        
  |& s& P* Q6 k' a4 w        
   
% I) C( z# C! ^/ U$ L% J* h     
       　　 气浮池
. I; I( w  F1 F7 F9 h       　　 出水
# G  y, H5 |0 C& Z, U& r       　　 7.56
       　　 340
3 D+ ?( k4 }4 L3 z1 A  ?' N9 g, a       　　 110
8 |5 c. G0 i  }8 k3 @: n       　　 1.79
   
; {0 R" V; h& p  X1 K# H3 h     
% D. k) G8 y$ i5 ?% w6 @& S+ n       　　 去除率(%)
        
9 D3 g1 R; s" t1 ~. n       　　 56.7
/ R! }, {1 N! K8 P- W       　　 89.0
       　　 90.6
8 B) i  S/ j" n3 L" T0 y5 k   
2 v/ f" ]) B5 H" S- k- y     
+ r) s% j! W; r  j5 t* e# _, M0 C% C9 g       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
       　　 0.22
   
$ \' B5 u2 _! N1 b     
) r% `  q) T2 ?( I1 K       　　 去除率(%)
        
; Q, B$ j7 `5 p( M& T9 d( ?0 N+ T       　　 58.5
! x* }3 Z+ G, T0 S( D       　　 90.0
       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
- ?' I5 B. W8 Q( E3 Z        
       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
   
  
  
  

( J% A& N0 ?. j) E! C$ X
, p7 `: {% J& H" b; h. V5 a
$ a; T3 {$ [! w1 {- L; Q" I, N. N　　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。
- i5 w; ~* p4 P7 v9 j


  
0 p  ]: E' f" N/ k9 [

　　 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。
/ P8 l, B0 i* T

9 \4 T3 B, Q0 V' }2 B+ E
, n3 q/ {" \2 f$ ]" O
+ I3 v5 o# x& W3 l0 J
1 s2 t" i1 L) h  u
1 r- b! F! M2 I  g# w　　 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。



　　⑤铁炭填料费为0.22
: _5 w& ^4 M" c3 x+ [2 m( K) ~8 E/ o    元/t；

5 j+ @5 `0 K: h$ x

* g8 a: |- u6 A
/ n$ c& X+ s8 j. C$ |

　　 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
+ p# M2 C6 a: U% i$ F' I! u  h。
* H, i- S6 E# Z9 E5 _
1 b, ^7 W% F, @+ o1 L8 k, e+ \

' b6 w0 ?: ?, N$ |1 ^

# y/ E& k* p) `! R

! K+ H* H% Q) Z7 @$ E
0 ?) [/ `8 `& }, r" v4 ^1 e0 O, G2 H
' m- k2 {$ P  r, N& \


　　
3 }/ ]3 U2 B, I: \9 L& H    2.3 混凝脱色系统


; M/ e0 W0 y  H+ @" h
( a; B$ ^# x' B$ G& F
! j+ b% Q4 G9 u5 _( R) d


. d) p! w7 ~/ c

! O7 K- @" x4 Q4 K4 w. k　　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。

! [' m4 D) q; W# a) \
& O6 ^. B7 N' |4 Y4 g% {) p0 r
5 X* y' J0 s5 ~: d& f  

& N9 _, V0 R2 \
' @0 Z- Q, f% f$ W8 L% f  
& s* p5 Q9 d* J/ p& m8 a  y

　　 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。
9 z6 G, g' r" J# ^& t7 ?
% r4 e$ U2 R2 U3 F

　　③电费为0.49 元/t；
+ r! b4 `  h. {4 t$ B$ u& d  i


　　2.1 调节池
( C+ \, M# Q6 ?( B! ?+ s% i( [7 y( C


% f4 N4 s4 j5 s. X  


' g" L7 n9 M3 V0 ^* A　　
9 O) O5 ?6 }! `2 C0 T, d: ~# x. D4 }    　　　　O2+4H++4e=H2O
1 ~: g/ a* s6 i. i4 a


% f$ A+ K" T8 d8 u  `　　处理成本为3.51
    元/t，其中：
$ Q! N  `) g! O- ^( y# C3 d( v* f* \

* J  _. o5 ]9 n+ j9 U
/ r8 B# |. ]7 X　　4 经济分析
6 y' {" c) Y  J5 B% [* G1 V


　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V



  P) ^) x5 b. b: M　　2 方案的确定

+ n' D; T; G3 r0 G
. s( o0 `5 q4 U+ V% z- I. n* g
　　②人工费为0.27
1 s+ s( ^& K0 `    元/t；
- k/ ?! t2 E  X  a& u* U
" C. w8 A1 {/ l( G- J1 P% U

　　1 原水水质
/ q  e: a8 M0 R8 Z! @! ?
: i. l% P5 K7 q4 ?5 S' \8 O. c" G" r/ T# o

5 ^) {* ]. \# `# J! J8 V+ q! S　　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。