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。
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, u2 v* w  n$ G+ h1 h2 j+ F

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1 |8 `+ V# M, b/ W  H   
+ k) B4 C% G5 R
' ?3 l7 F9 V+ c4 f! n
* u  k9 I% o+ [　　 ②问题的探讨


- k" u3 \9 x" k7 r; }% @
8 I  z. ^0 x3 x3 v- U

3 _% d* T( X  A/ 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。
' _6 G+ r3 G# N, Y& u- _2 \
9 I. J- h3 P7 w& G( I
* n6 I5 T8 L4 l8 Z; h. _# ]. J



! V/ S* `9 h( Y. F& T* ]　　2.2 铁床


% X' Q1 s& D, k; ~, Q' V1 A. o
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2 X! }: x$ X# {8 |

  

$ C( J- ^8 x3 f1 o3 x, S; ?+ y
- p8 y; B: N% A" [


$ Q0 q: r- Y& o+ }+ `9 _- k   
. s7 [. ]  E4 r, E0 R

　　①折旧费为0.86
    元/t；

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1 n3 `' o7 \0 r/ ?5 v: A   
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" ~7 b) e4 L! a% T

% @! M; C+ N7 q6 |( h5 V* m  


  o' F  u) L6 ]* i3 X　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

/ @' M2 r2 ?: X
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# I( i3 j2 x* G  [

9 u& S* T, C( @: I) U; v  
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4 P, ^+ a% [% Z7 u) C
　　
) S9 w% ]2 K/ n9 K4 W/ ]    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
7 N, l- r( s' i6 O$ `
+ w+ b& i2 A* f4 g7 J0 S7 s+ V
9 J+ N% S. Z1 r/ ?! E  ^2 _
% X* {; v1 \" ^0 f1 H) t5 F　　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。
' w& \5 l/ s& d1 F1 ?. z

4 _8 f; u$ p3 U2 U
: M# {' o' M8 |% g　　④药剂费为1.02
    元/t；
6 c: Z3 |. Z/ R3 X3 N7 v7 H  E
) M" U9 z  W8 h
8 \+ i4 C% x. L& C2 v5 U
* T: v: u1 y, |# V( J9 t! 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。
- D5 S1 {+ k3 i) p( `. Y" C. R


　　 当有氧存在时阴极反应如下：
& b* q+ n8 c: n) w4 Y


　　 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。



! @: F) [# a, U7 \3 m1 I　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V

' ~3 e) o$ Q8 e0 G& ]3 A
/ N1 [$ ^' S/ _; P, x7 o, R. X
$ A) B/ E5 h$ o  @　　 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：
( e/ {  {0 t; q, s
1 K8 k& q& i. g. r6 r9 E; e4 b+ l
. G) l8 W" y# d7 W, m! j) B
　　 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
6 h& V# h/ ^: h* ]9 d$ |  d，HRT为30 min。

& [7 D( ~7 c/ V* _) N& W
" i1 @1 ?! [/ B3 R9 S
  
/ x" T" L( Y! H3 l6 X
3 d  O  T5 R* W
- @  Q! _4 ~! R* I) z4 i+ g, i! L

5 P6 \5 {2 o/ L. b/ f

; m' b; Y6 B1 E2 G) |　　
    2.5 砂滤罐
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4 T5 }% p$ `" e5 @) F% c/ @9 w
0 F! `9 S: e! q% M, g8 [$ y
  

2 j" ^9 |) V% s+ J6 P
. [: @+ q. q4 Y* n6 o/ e

: l- y& r' X) N& H. T# {; M. D
1 K; ?" W' J7 V6 [3 ^: a" ]　　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
9 h/ r3 i6 n2 j  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。
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' n1 z2 O3 j* q
& N7 x# S* L( d- l
　　表1 处理出水检测结果



　　
( N$ s4 {. {8 o. X, p    2.6 活性炭罐


0 W0 y/ ]5 C/ T. }( J" C  M
　　3 处理效果分析
5 i. \. W' W9 @( ?- ?' I6 n# F$ |


9 O+ V% P6 K; D1 k" s( e：


; {9 h5 ^6 Y! Y6 L
  　　1 原水水质
' O8 d/ h+ c6 G( r5 i: N. b  
　　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。
; N9 m. h$ Y6 c4 {0 L0 K* ?　　 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
* Z( \+ H! p- k6 A. }1 T7 h  
2 ]& v2 t1 A& Y3 F　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
( J( h( |+ x( k0 H/ K1 g2 O/ v5 |
+ \2 ~# z2 Y7 |  d1 h/ s                           
$ D/ G( ]- x: o* I
              
      
( L0 L5 d! g6 w0 [- q  G
* D) c6 o7 t3 e% w
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　　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。
/ b( S7 j$ T3 u# S5 h- N9 i
4 M: O* `! q- N$ e& Q

3 ^4 x# l6 @% c/ ]8 c0 _
. Y7 R3 L* I! ?2 g- [; v8 Y

　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

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1 ^; r' a1 ]; ^
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' A6 \: X3 f% _1 M
0 H  \& D" d! {
" ?8 m! q* N+ s# ]+ g　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)


* @4 J1 V. d5 v3 c+ A" t
. O9 S/ r2 S; M& D5 Z  
! P" l( O8 {) J$ S
/ |2 l; }2 U  \8 Y4 r
  
. w0 V" e( C7 Z, u$ ~

　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。

/ ^/ Z6 w; H/ i) H$ a  j

　　
    2.4 气浮系统
7 t  l  F& j5 e5 d1 ?3 a& h


　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

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* V9 D) D3 U( H/ U: C8 T
) G( C$ B3 A+ h: y" ]& R. G6 y( S  
0 p7 g& C" o" f2 b. K# ]+ e2 \


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1 e1 w8 \- [$ M1 _. ~7 Z
2 |. y- ?. [- L( r* b

9 O- r' X* d! W( J# [
  D* Q8 g( q4 ]8 x8 v7 N
3 j9 I' v- j1 e* Y9 V& w
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& z7 C2 H' |) s8 a4 D
: l( b+ }- \$ q/ y
　　 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。

- x' i; h3 {7 C

4 s* x5 A) g+ R5 G: m" q

7 B$ `- k; d8 V3 ?& K7 o
% T3 O0 X8 C- X6 [  





# r3 }9 u, v8 S* s3 S- a1 N2 t/ u  



　　 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
0 k- {% U% @' T: r  m，HRT为40 min。
2 Y" u4 Q) e0 g- k; l$ y
) O" d" b& O1 B1 Z1 U* U' D  V

' |  G5 Q" Z- @   
" ^7 \$ y, b. Q6 j8 I& Z6 V% I/ m   
0 ^( @* g4 p1 I' O; R: N) Y( w2 I( R; h  
     
       　　 项目
       　　 pH值
: @+ x  T: W0 [" K: u& |       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
( O: S; t* h7 n4 \5 ]! Y       　　 苯胺(mg/L)
   
     
       　　 染料
( g2 U4 T7 d) d( ?/ s, u+ p0 R       　　 中间体
0 c0 [% A+ e5 x& S% j8 S: b2 x       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
$ R! \) p/ Y0 A       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
# a% V) S+ c& a' P1 J   
, ?8 J6 E. {! m3 r& c, k! A# n! ?     
% D# N* j7 s- U5 b' m       　　 原水
8 c0 ^+ d2 R, B) o, x& V# w+ ]$ u; o       　　 7.89
       　　 5.00
5 s7 l! ?" d, L! {  ^* v       　　 798
       　　 810
' L  t; T$ J8 _7 ?- P5 z) r0 ]. i" ?       　　 4050
- l5 m/ }3 @5 L5 t& E% f       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
: R% v8 r, Y4 Q   
3 n4 b3 y9 s. b2 W     
       　　 铁床
       　　 出水
8 K" p, Q& d) n9 i9 I4 i0 u       　　 7.93
" y3 Z$ |$ r* u7 e' I       　　 7.36
3 i- \- s: v$ Z: U* ]       　　 786
       　　 791
1 w% d8 j) w: A' Q  [5 V; a/ q       　　 1900
) O* i" [$ z9 g3 R( g: e. y4 @       　　 1000
9 K5 v" S& l6 u; M! g0 f/ {4 T" {. A       　　 29.08
       　　 19.12
   
% U9 f) h* t( F2 I! [1 p8 C+ W0 B' U     
       　　 去除率(%)
        
. P! _. L) w4 P* U+ X% r4 o6 N        
* K( X2 s0 F7 e& N7 |" g! L/ G0 g       　　 1.5
4 z' ]! J' I- Z  ]+ s       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
3 S3 }- Z! f3 B" i! O1 v        
$ {: I9 ]2 P5 b! Q        
% v) x! R# ]* v6 Z. Z4 W2 w   
9 a/ z) |9 L  Y     
       　　 气浮池
% {2 M. }" M+ i) ?( Z+ d       　　 出水
       　　 7.56
  r8 Y6 Z. v- |+ h/ E6 r" }6 C       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
   
5 W& \$ A9 ~  n7 J2 G& y     
       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
/ t$ _; c$ U2 M% z1 L   
' g9 v2 T# e, Y; C9 y+ L     
  z) b1 g$ l4 X% Q       　　 活性炭罐
/ }$ p; B2 }, G6 l* K8 S2 \       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
       　　 0.22
   
1 Z% J% Z( f) H& r5 P     
8 j4 w5 M# B- E4 `  R. B7 f9 A; _       　　 去除率(%)
        
) h/ q8 X' S4 T/ G( `# G4 V       　　 58.5
" b' q8 K3 ]# l9 Y/ z6 q       　　 90.0
: M. a4 N: p+ x; R0 q       　　 87.7
$ b  b! o9 j0 V   
     
       　　 总去除率(%)
        
       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
   
2 O: u" v5 e$ F( l  
. B8 A3 Q" F& k2 U% x( m, T0 @  [0 H  
' n+ ^; g0 q1 S2 z. {- H: Q  


( R4 x8 U1 @# F, E
　　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。
: A7 x3 _! |4 O
! f- @  E! l" r( f
% h9 p* W+ Y7 p  a6 j% V) b
  
+ _% v# [4 J- c9 Z

　　 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 ]9 ?% [/ J% ]* _, e% d+ V, A: x
  I2 ^# U+ T/ ~3 V  k
/ T. g  T- g7 n- ?* G3 y



　　 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。
/ ~# I4 ^8 t- j* J% s! z4 w% V

2 s. V* U5 x- ^) T; t
- t$ E# r( g! s9 P  ]　　⑤铁炭填料费为0.22
  O! W9 g, M/ y+ [* h4 X8 ^, t" K    元/t；
9 k' q% v, I! B7 g$ S% `  d# l- p
  ?- U/ @  P  {$ o" d8 {. N




　　 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
* N- G  u1 H5 [4 f% J  h。
. J  y/ W5 j6 N9 t) c3 |  c3 ~

. y% _9 H, Z9 {( ?  r7 S0 _. u1 g
2 |# r/ @( M) E



. [- B5 {( @$ r( p( G. F: r3 }# r
! [$ b/ H  w7 y2 @( t- g5 N4 k



　　
- m4 p8 I  J6 Y) X" J    2.3 混凝脱色系统
5 [; [4 y* G3 l3 R3 u- c9 y
0 V9 z0 k( L" J& p! f: k

  l' B% `5 m; H1 C2 _; w4 @
6 _, F4 t0 N" ?' a
9 e8 N1 w! x8 p& _, c: Z1 t# a
3 }5 Q: D7 p4 a& ]. y9 h# I


　　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。
" U! `4 T- O2 b+ j( s  a
' x7 i: X; h' R, n* J, `
" Q! y) V* M/ z+ m2 K" x
  
' z3 F& F2 B: @2 Q+ X0 p" U$ y- @

  
  M8 v. s! w$ u8 h. Y" p2 ]
6 b& w# \4 q. u
　　 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。
* k. H& s0 A3 [+ R+ r' n


　　③电费为0.49 元/t；

3 ]' a8 r3 k! F" j2 {5 L" F, s( l

* i* \+ ?' p9 s2 x5 [2 @; D( W; N7 U　　2.1 调节池
: R& K* J. Z, ?  V1 c
% d  Q9 u6 C. o# R" P+ R: \

: ~# W% b+ v1 @& {& m0 c  


6 z; P- H( o3 K6 p' ?. _　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
) ^0 s* U" m$ @7 t6 N
, k3 V6 D% T" i1 m0 [0 z' N8 `

; b+ i7 I- v. s% f5 b+ z　　处理成本为3.51
5 L( \5 b+ Q: m2 r1 m    元/t，其中：



　　4 经济分析
9 m. v0 w" o! C1 {
- V. G# d, C( x& R: x

9 E2 ^' r* p4 W& R: O　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V

: E7 N% N$ N# D+ T

- p$ W! i6 V) x: R　　2 方案的确定
- I0 c! X( p$ ~/ {
+ ^" S. F+ a3 {( Z; o5 z

　　②人工费为0.27
    元/t；
. o  I, b8 P$ j! j& ^, j% C8 o( v/ K
" L1 S1 ?/ a# l: j) D

" z* ?% |7 {+ H( w8 m# M　　1 原水水质
* m0 B7 Z5 \* }3 {# |

! D3 ]: a6 V& [/ @9 S. _5 ~3 Y( n. ^
4 o8 x* n8 U4 I9 E+ P+ T+ P/ Z　　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。