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。






   
' s0 ?+ J4 b. s( y8 @% }

7 ^7 F6 r* @* g  c　　 ②问题的探讨


) `. L+ j- X- ]  L* C; U


5 O: ^6 Q+ @/ G
　　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。
* _4 T: Z' @0 Z- ^


) H, ~) H4 q' O" r) |% X$ u

9 e- v: l9 f& f" K' S% `5 i1 Y
6 f6 o0 x+ Q5 N" g+ Q4 u0 n" n, a　　2.2 铁床

9 |1 [; N0 g2 l  i# i# x# K7 U


2 W  b1 L8 g$ D( ]( {

  




0 |& a/ W% w( o" n: C0 q4 g+ v
9 X8 ^, A" e% }2 X, q   
+ A2 f" q- o! P: w; ?
+ V0 `3 O/ l: r. N
& @% M3 z/ _, A# d$ [　　①折旧费为0.86
0 Y' s5 M9 ?% Z) ]" p) W: i    元/t；

5 L9 c" b/ v# r

  e$ P) ^8 H% _2 D9 n6 R/ C7 U  

0 K( O. o+ }9 ]" ~: a; R
   

0 Z7 ]+ J" X( `1 x/ o7 ~9 S  N
4 n4 l7 k7 J( e+ k2 b  
1 n0 L7 d; Y& r, X. [
! Y) b. N4 Q" |* p; @2 Q% q* j7 A
) J2 T/ {6 x; W# L5 C  
( ~+ j" q3 B3 k: E# f
# O4 n4 U9 }' f% S9 e4 p- e
. Y$ s8 @% l4 d* U) k6 t1 N　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期


& n: z8 a7 c& w/ O4 m& T# @
- ?# h- B8 A. Q9 N  P+ f+ k1 _1 E. ?  


$ \  D& H( J9 q7 p# |7 S  

% `# ^. }+ L; f% o1 F- Q
  


3 ]/ L. R0 J% V6 R: |6 B9 x　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
% R) k: q+ E0 _$ n6 o2 j
& p" x! O& G2 s) t
  B* N% T' @  a4 ^+ 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。

% v' d8 h8 W9 `8 _: x/ H
3 a) q( f, f$ d6 ?' F
) l% n: }8 g% B  v6 A　　④药剂费为1.02
    元/t；
' ?9 y: S) Y/ d, p! u2 o


　　 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。
; n, E: g7 ?" ^
1 X; m+ Z* q  r

: O1 ^7 R6 {% |7 I　　 当有氧存在时阴极反应如下：

: F; c$ T5 F/ g6 f$ d6 O% ]5 d9 Z7 g0 U

+ V4 L7 l+ B# l9 c0 d( @　　 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。



- ~: J8 U' m& M- Q4 m1 M* R( E( D  J' b　　
! F/ ?! x+ f& @% z( Q" v    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V
  n7 {% L% T% F( A

% Q( Q. S' m9 v
, |7 p; `/ u% b　　 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：



% w" e0 D, K) N6 W1 F　　 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。


$ O4 x% Y- q8 ], C% m0 _0 A
  
% H0 _  x$ P# b5 I+ {

  T& n' O* W- o, k3 @

( n, `9 i. I1 b& B
9 g! i9 U- ^6 ^& j, O4 Q! @1 `* h
) x; ^0 _& s5 [5 i" Q* r1 y8 C　　
    2.5 砂滤罐
; b. b% {+ Q  u

3 a& I& \( B' l6 L2 B- k
  


( O. e6 S1 S4 |- l
# \5 D' t8 }  ?; g
' T$ K2 U% [) p' ^# l  Y+ 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
9 E6 }3 s8 _* W4 P7 y. y  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。



　　表1 处理出水检测结果


! x( T  `" _3 P. U: n
　　
% s8 V2 V; Z7 L; S% e2 N0 ?9 f" e    2.6 活性炭罐



4 l4 Z# O. P$ Q. \# w. A; t* a　　3 处理效果分析
, D8 m7 f) [9 B4 }! N
! }  ~# X5 J* c
" ^& |) K& L' H4 [& f* e* z
：

; |' `: R, R( m0 g

  　　1 原水水质
) E6 M( M% p( X  
　　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......

9 d4 N$ V  B  Q  v! J' H3 G9 L                           

$ P3 j0 f4 y* d2 i              
+ t6 N* r6 e: J3 Y6 O) h) w      
8 y& g! ]% [" z7 C7 S# Y# Z

/ }$ N: V7 h7 i3 B- p! D9 b- a0 P3 G
; P2 s! E5 B8 G, y7 j
  
) n' R7 i0 p% o  M3 ]  _
& B7 H! I; L: {+ m: O
　　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。
$ _/ }# ~, J  d* H1 M7 M


& Z5 L1 g% R7 C0 ^% y' i9 T
% C) p1 ~, z' N9 m# @' c; Q' B
  }8 M& ?; P, N( ?3 }& P
% v: U  d* }! A( J　　
9 J/ `) i' s5 r0 w! j& g$ n    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
+ \4 Z  Y3 d; B* [( T" H$ _# ^) ^

4 G& E) G! {! X$ w8 a
  
6 R% G# i9 q$ H+ T; K/ H6 l' @) `0 j
+ X2 q' h' [) y& ?: q
3 G, L; Z4 m- \( {0 S! a　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
! f* f( U+ w. y! e1 l( \" b+ |


  

" F7 a. ~! n% }
, y- f! B* J) o  

8 _5 E3 ^5 v+ p2 H* _$ p
/ h/ m* ]$ L9 J　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。


# e5 E1 j+ X1 J/ n
　　
1 D! P  x1 K/ c# P' f    2.4 气浮系统
# v. ~. E5 Z& l8 O


　　
/ C* O! O% @. A' G8 |. R    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V



  
! I7 n' s8 I! P# I8 I


　　




3 M8 L+ p- [6 ~) b

( p, y4 ]# n/ s' _' {/ l' J" F
0 c6 K, |8 |' \% U% c6 r8 ?1 o


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" g! X/ _+ [4 s3 c
  E% x' P, h. Q6 R8 r, V& l
( r' S. R7 b: D. {3 Q3 q
- h3 q+ c' q( N

　　 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。
% i4 v* q% M4 G
; [: @; g; V; ~: p- t# }2 X: G
8 H* T4 y; s- k9 g9 g, C! p1 Q2 J

3 }7 O+ s  r0 ]
: r' v5 I# x5 t/ L) _' ~
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# C7 s% k, w+ K7 f0 i) N9 ]5 w
& I9 F  m: J  h& z. d1 ]

; V7 T* X, c4 d+ h4 k: L: z
. P' i; o8 z6 S5 k4 |  
& _7 M" a# t) ~( S) Z8 r/ ~


　　 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
$ V  @/ m1 u5 [  m，HRT为40 min。



- F- `3 u4 c. L  x& E6 ]' w   
4 U) h* `$ q6 N   
  
     
       　　 项目
& ?9 c! y( v; T& `- L       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
2 E$ j+ n! c1 t" ^  w; V9 y5 p       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
, D( [2 O3 G; M4 F   
" b$ S" r5 o9 I- e" i9 r/ ]/ b& m     
       　　 染料
- @) ~1 K$ R  O. Q! P, Y1 {       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
! D0 k2 C0 J" G       　　 染料
: {% Y) p1 F' }% W% b. q% [       　　 中间体
   
     
7 Y# g; r* g, b" \% W3 F+ Z- z       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
1 @/ J+ b5 V% _0 Z% J. r       　　 10.95
       　　 9.29
, W( u3 M3 u' u! t) t   
3 D: c$ |/ u0 M  w9 }9 m9 f( R     
$ X! w5 B6 ?9 K1 ]5 |! n       　　 铁床
0 T  l* @  f6 d% v3 ]       　　 出水
       　　 7.93
       　　 7.36
       　　 786
' }% w! o! P( H- {8 }' l       　　 791
       　　 1900
9 w8 [& s3 r+ _+ \6 ~' c       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
   
     
       　　 去除率(%)
        
        
       　　 1.5
# i% ^" ?) `- V8 f5 @       　　 2.3
8 I# W/ ]! e, ?# r, a% u       　　 53.1
2 _! @6 s; H8 v, z) y       　　 66.7
0 y2 r, }# e" S; J, }        
        
   
     
       　　 气浮池
2 Q5 B- U, W( ]7 B& J1 o7 G; D       　　 出水
       　　 7.56
1 |! b! R+ x( M       　　 340
       　　 110
/ S7 Z3 v9 q' L- V& V4 E       　　 1.79
! i) u% n1 I* p2 i( o! U+ T   
* Z0 k- ?! [8 S2 W) f     
: P0 v. d& n3 b: A) o       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
  o, i$ G& Y" W2 k& E   
     
/ \. B, @9 v6 [3 A/ ]* k       　　 活性炭罐
, L8 g# I6 B5 r       　　 出水
       　　 8.09
% k$ }. w: _0 v3 W! D$ T/ I% t       　　 141
2 E4 w3 q% j# d# R5 r3 g       　　 11
# g8 ~; Z% B4 }# l+ g       　　 0.22
   
! x& o( Y* ~6 j8 E     
       　　 去除率(%)
        
( Q4 e+ L5 i2 V' c% H7 S+ P, X       　　 58.5
       　　 90.0
0 [8 n$ o. I* y3 H- [7 F9 X       　　 87.7
8 g  C: f  V  }. C5 L   
     
       　　 总去除率(%)
        
) C# U% t9 l, C, _       　　 84.0
4 G+ Z: U+ m9 J! k2 [. e       　　 99.6
       　　 97.6
   
  
6 s6 X  X% r1 l7 Z# Z  
  

+ b3 t. ?+ _' ?  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。


4 m& j  E# A( I# G2 U6 N# z
  
* S3 D% n5 n/ E
# n$ T4 W2 [" j
5 n0 f: a0 {3 n  b9 u$ A　　 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。
& v5 J( i7 [2 ?' o* ?% X3 ^$ {( l

0 q' Q& K  Y8 A
, C2 v) M, t2 N1 T' @7 R9 n
! X+ M' k( n* X
; E! M" I% j% R$ [. B( R2 H
　　 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。
: I+ ~$ h+ o: p
6 Y  F! w- E8 O& J
0 b% g  I1 V. I. i1 b# U
7 {* ^: g" S- m- W# x! w3 L　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；


" \  O5 s. f9 L' C
' P) z( I/ R( v# P+ R
: {! ?9 i* M5 A' \3 p% P+ p

　　 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
8 Y2 J& ?* J' }2 B6 N! @  h。




' F: j# u6 @% |  _% W1 @


9 V1 q% f* @+ l" z
! v- Z0 Q/ s* ]* r; {



　　
* H$ r4 }7 O" o; O9 w, d    2.3 混凝脱色系统
. S9 f' H1 P/ E. W0 M
8 b  Z5 h% f* P
7 G: C3 ~( J# G4 W
& v1 O) z- N  K* J) E+ Y
  x! L2 N2 d5 n5 y2 a; B- d- G


. |. p/ q* S4 L# 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。
# Q3 \9 d# z- L- }8 u  {
% g1 E- H8 v6 K

( b; T6 @) v7 P! G7 J3 `2 Y  

, z8 P- N* z0 V8 _7 X( X
% v6 w8 X% i5 F9 z! e/ w$ U5 p, W  

( f2 z& ~. l6 C( N) H, c. {
0 e" V. k( C3 ^, d; ^+ P! ]' v　　 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
1 i" d( M7 v3 l  min。

  k+ }$ Z8 H6 v. A; ~/ h* ^

8 x2 z9 H* N% n　　③电费为0.49 元/t；
9 o+ ?& J# K, i7 x( X1 h; u2 R
/ r/ u( I' T! [
; \8 i. {& D. G$ @: b
0 t. T  r: P1 Z) X$ O- v　　2.1 调节池

2 z2 S* n% A4 h0 ]; \/ i

  

+ b! \  `* M, X( Y2 s. p  E
　　
, _! D  j9 G$ Y: u; D    　　　　O2+4H++4e=H2O

  m) q2 A* c7 S8 }  W
7 Y0 i. o2 y7 T/ \% [! Z9 y
/ C: E& c8 c' ~, ?/ {" e" G6 Y  n4 j' V　　处理成本为3.51
    元/t，其中：


5 Q* c- O; _" K$ c2 S" ?
　　4 经济分析
& V0 a# t2 \( b; N) m
) T) n* {' U. T4 \0 f  d5 Q% N
- _% o4 n0 q9 u/ X! y- Y
　　
) ^4 y& k# f0 v5 y3 M' H    　　　　E0(H+/H2)=0 V
: M; \: n. n; j. C8 {. J

1 N8 F/ \: S6 J, Q, d( Z& ~7 \
　　2 方案的确定



　　②人工费为0.27
. m3 ?0 U) T: W. j8 W. u; l    元/t；
1 T/ L0 w" g; `/ M4 T0 f7 e


　　1 原水水质
6 R) b- ?" a/ _+ q3 `9 e) `9 p, D


2 U2 }: a3 ?+ H! Y( t, 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。