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。


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5 n: R  d6 Z8 l1 P3 Y( P" q$ W+ j
# p% d: ~5 ?- _% o2 L# |
　　 ②问题的探讨
9 m9 B9 N" Z5 [( b, W
0 U/ b  W- X" ]# g8 C1 e3 p; d2 }
! x  Z) b6 I4 C3 V8 ~
+ I, @: j2 x8 J& v/ ^) V


, \2 \5 O8 G7 I7 v" A2 L　　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。
  B/ ?" @: u6 d/ ?! I8 f



) Y) K1 J9 t% z( ~- N# x! g
* O$ z# f1 }( l  \
% @, N9 C" k, e9 ?　　2.2 铁床


, H* G. _# [  c5 h  X% U1 Z



  
3 G# D0 N" K( e! N7 u




   
4 y& D8 N$ P9 D7 @" A; F7 e7 m

　　①折旧费为0.86
+ D5 c6 {, W5 {8 F    元/t；



8 j2 c/ e3 A, V4 H9 c0 O3 \1 ?# t  

3 U; C7 M; I0 K, l' L4 H6 i7 f
   
5 O5 v% e6 m1 q4 P# O, Q6 M& a  E" U

: a6 D( u2 O: g" w/ G1 z0 B2 I) `% e  
8 x. q- J, X3 P4 _
3 R) V7 q8 [* Y2 `
  
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8 ?% z( o9 p$ @# ~* f' O" W
5 ^" F! t0 N7 N6 F0 A　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
2 p9 h$ M% ]5 W4 H1 R! @

/ `! |  A, ~2 z% G: d; w. W
  
' B- {* C- Z8 G/ _9 y
9 F/ b1 B8 X3 `: f! a  K9 ^! L
) c* ]& g  U, w* I3 o. X2 h0 t/ n  


  

$ c% J* J: k' G, K3 @! S
, O8 P6 q- y# Q4 h4 B) |' b8 b　　
+ y' Y+ `! L+ f; Z7 d/ X    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
. [* r$ F$ \/ D7 l* E7 {

' p7 j! b+ u" I1 N8 S" O
　　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。

4 u9 R& v: y5 C  h

　　④药剂费为1.02
    元/t；

" d3 [1 B3 @" K) ]1 d3 }4 |

( @2 y+ x) }( ]1 e　　 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。


; i2 R4 T" |' h" H' E* I  h
3 ~- A8 D9 s4 s; L4 N　　 当有氧存在时阴极反应如下：
. [, k$ [; u# W$ G. O2 _


' I9 t0 {9 V7 N: C9 K% i. 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。
3 x8 M+ D8 N# A" F


　　
( H9 \9 I1 H, }3 Q    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
1 x2 ~( L) ]0 y    V


' d$ l4 d) p- a  t- R4 a
$ I7 z# s; d! o; n9 r+ |　　 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：

+ |5 l% t; F1 ^1 P2 ?6 ^+ H

　　 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
& r! |' b4 @# _  d，HRT为30 min。
# F, V& X; t2 _
% q+ S1 v. \; A' D5 M
* L4 r( v. l6 p7 H& r. L0 D! F  S( l
( B* C6 g/ U% ~% L5 w1 \  




3 P" T7 a- e2 {. B

- U! n( U0 x4 C- _! }1 j　　
; s2 G+ t) T" O    2.5 砂滤罐



) y- C" }; F. N  
, j3 r" B3 H; b- D& ~9 m& R2 F
$ y# p2 Y, X# r/ S/ n# H- D



　　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
, ~7 d2 x1 c( Y1 ]( A  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。
3 k, H* d3 }% `

2 }5 r9 o% r4 A
　　表1 处理出水检测结果

& ?; F+ J. ?( K& f7 I1 }, j
; |% z6 b) X- }) T2 H
　　
    2.6 活性炭罐
$ s; d! |. r* E0 O7 s
3 {6 r8 G7 r" Y+ }# F' C! c

, e$ q8 F- _" [# }; Z9 B　　3 处理效果分析

! g$ q4 H7 r5 P. T) i
3 Q0 o+ }, g/ B1 E+ S# E. G: e
* l+ g) a4 C5 j7 F1 z. G0 C：
0 T1 D; Y4 V8 Z+ }
5 ~) y4 r+ y* p0 w! O

# K- l! u% p- p, s  　　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。
/ s, v; y* m; l6 m8 q% N" ^7 q　　 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......
" `/ a; h5 s" o- G9 x* S; r
. M: \+ A+ ~6 y& Z; P) z1 w0 W                           

8 {9 Q% b8 t$ D5 x6 W7 z              
9 q: R3 \# l3 R6 x2 V& M5 C      



  }' @9 ~" u/ b' i! P2 c
9 E( \" Y- T) w# }% Q. g  
2 h% Q1 G$ ]( l, E4 C
, |! |. d; H4 l7 m( l
4 r' @2 `5 K* V" _. Z0 i% a/ @( |# y　　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。
8 z5 F3 R2 s3 N- c! }* B" m
# y5 I% p6 d! z
; {, Z! l1 k  h8 `
+ Y4 Y- I6 E' I7 ^
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1 A/ I6 S" Q" B; l: g' N8 R
  A" `* D( s& b6 P" m. d+ `* ~$ f　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
: ^% z# c' }2 o0 Y2 Y0 \+ W

7 u1 P) m; S1 I
  

1 y  b+ s( a: y% H' G
　　
, e- K7 L* |$ p* S4 H9 F  J    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)



  

+ h6 r. |: x3 A1 u" t7 r* h# V7 a5 |
  
8 z% O% @5 O1 p( b, [

9 P0 {$ ~; j3 ?　　⑥活性炭填料费为 0.65
5 S. ?0 u% o8 a+ W) W! [    元/t。
+ W6 }+ e( H/ Q! @
; T1 V% g% W- V7 l$ p. W" D( x
9 O9 @0 J8 m6 \: I
0 h! e# M: p* K( F' e　　
    2.4 气浮系统
2 \5 O: p  m& e% |# \
0 Y/ z; g/ C4 N9 z7 }

9 B, ?" W3 e7 _6 G* I8 o1 ?　　
8 H7 r# n' q; p( e4 m2 c    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

' D+ `: ~" F7 O% O4 J' t5 r

( T6 z! T! K( _; k. l: _  

( \7 P9 J; @) }( R) y, z
* s$ E$ G; A1 g
　　
6 {3 p6 Y: H  n1 i/ P  p! A



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3 ~; ~7 s, N* v9 N6 C1 c
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3 y+ w% c7 S9 G/ ?6 R6 T" J
, [# L! D( v/ R0 H& 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
  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。


. Q0 P$ T. @- g
3 g  c6 M% f# F1 d( m2 t$ `( h


  

/ t' V. s. M8 f4 S7 ^, w



  
" a( T5 S  ?/ j2 _5 j8 S- a
0 ~+ E/ J' m  @5 y3 ?! x$ Q6 v( X
. c, q. Q# I, U9 n# B
　　 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
7 G5 A2 X9 E$ K, Q" U8 [/ L  m，HRT为40 min。
+ y7 L6 T; m7 h/ g7 e4 A* c$ I


   
6 d+ s% H  K; z: }+ E2 ]. n   
  H8 Q8 j  f; x2 X  [" O) ]  
& @$ d* A7 c6 E7 q, W; _* ?" S     
       　　 项目
       　　 pH值
, C: t3 w: x! x) Z" v& {- G       　　 COD(mg/L)
: U. p3 i+ B: m3 j7 L) T3 G       　　 色度(倍)
! W8 s" G! x# G4 @% a- U! ^! F       　　 苯胺(mg/L)
   
     
       　　 染料
       　　 中间体
: F3 O1 A# J" m  t       　　 染料
2 f% M. j8 L! b0 k' q- }9 M  y( {       　　 中间体
3 |; R, H5 F; |# B8 w: v+ q       　　 染料
) q. P+ l( R2 \% e       　　 中间体
* S& o" q; e5 g7 G5 b# b0 X; R, Q       　　 染料
       　　 中间体
   
     
       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
: g0 F; p9 r  C* U- j; z5 d0 O       　　 798
       　　 810
6 g2 Y/ Q! R/ G1 L       　　 4050
       　　 3000
/ E! a+ x. R, L) C       　　 10.95
       　　 9.29
   
' ?) J8 g( s1 g6 V6 W- J& h7 l     
       　　 铁床
/ b! {6 G6 G& W% c% g# H. W& r       　　 出水
3 _$ V; l( s5 J5 i9 e- c3 @       　　 7.93
) \% ~! Y* p6 d       　　 7.36
9 _! [$ ]* a  |4 F9 I1 w9 s" y& l       　　 786
       　　 791
: {8 S; P. k( y8 h. i9 t$ |( _       　　 1900
       　　 1000
4 W! o% d) p+ q9 t4 N       　　 29.08
" s. J; r+ j# C7 ]8 q) U  `       　　 19.12
' N) \# m* S) Y" s- M, E8 Q   
; S/ J3 b8 F& G3 E6 s2 r     
, ]1 v* e0 r& k  w, z       　　 去除率(%)
1 A9 N7 p3 Q) f: q& D# v* Y8 F* W, i        
        
       　　 1.5
9 C' @2 T9 G! z6 H$ j" ~9 F* k( \) Q       　　 2.3
       　　 53.1
/ j; `- K9 ^# `9 J2 X+ g. W       　　 66.7
' Q& Y+ }1 R- }( ~$ G% ]        
$ \9 t" H" E$ G: i/ M( x+ k        
   
0 m, ]( \5 K# C; [     
, y  L; n3 W0 I) y. `/ ~0 b       　　 气浮池
% Q6 m/ \3 }- t7 b       　　 出水
  G+ I  m' X/ X4 v- e+ C       　　 7.56
5 Y( t7 a' C, C* G% J       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
* e. k7 u  {9 {( p& |# T+ ^   
     
       　　 去除率(%)
9 o' n& E4 m1 `( T: x        
4 f/ Q, l) ?2 }. k. b0 N       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
2 `3 M& I; M2 b   
: L/ J: K. d! `8 [6 R6 a     
# a4 f$ G- X/ P$ u! C  f       　　 活性炭罐
. y  `$ U6 f4 P# L' Z/ K' J       　　 出水
4 n0 `! y) q2 M/ P       　　 8.09
1 z0 [; L+ `4 H: X$ c: u" Y$ D       　　 141
  b( U- E- j* s+ {       　　 11
       　　 0.22
2 j. h! P  A2 z" l2 Z, u   
     
2 q% T# Z! [# F8 K$ ]/ w# E       　　 去除率(%)
# E- J* T( G) Z& a/ b        
0 [# K3 L) {7 o% d2 g       　　 58.5
       　　 90.0
" c) w6 ~1 T# N2 b* q9 B9 I       　　 87.7
   
     
4 y7 Q9 z/ F' V( b3 x       　　 总去除率(%)
6 A* c0 v- d  u9 \- @        
       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
   
  
8 _5 ]7 ?8 I" v3 s3 F( S# Z  
  
/ K' G5 @2 k) {+ t% j/ K- j

) h' w4 `7 P1 B
　　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。

" m0 S6 E2 ], b$ c4 [' j

. i- ~* [5 D2 z- ]/ k5 _  
. u" d5 Y6 K0 g8 z9 A2 o. Y
8 h+ i9 }3 E& B7 C: }" f* P6 c: t5 ~
　　 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。
* w/ h! I- e- U
+ t1 h+ |  f9 J0 ?# v4 b: _
; d* U8 G. S7 t  x) Y3 I
, l8 U- J( Y9 }# y! U

9 ^( g7 A" J; b$ `, r& O. b
　　 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。
' r, I7 }, @. D% g
6 z" G" Z' T. X% j

　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
! Q4 b  Y2 ~, ?4 X: p1 j
' M5 f4 \3 v" |# G' M
3 I  m1 Q. ?9 @4 R" \9 Y


8 q7 B/ Y; H' N) g1 s
　　 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
  B# ~; O" n% K" y$ W0 X0 ^8 T  h。

/ i& l, O  P& H




/ N3 s- q  ], O1 m6 y' w
, Z$ P' @, F& U3 ~* \# Z" J* e



$ x7 {7 U+ ]6 r4 G, [
　　
    2.3 混凝脱色系统

8 \8 b2 U$ \6 s  s
, W7 b# D% I- P8 m8 c8 y# N! `( r$ `



: e8 z& _8 x/ p( t. n0 ]


! ^1 ]6 |9 ~$ d/ ~8 x2 k8 M: X4 B　　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。
" Z; }' L+ `# U. p

4 v8 [0 o( [$ w- R
5 B! U, C9 t7 a: Y8 s& j  
- l  b! ]7 o6 I; T" L

2 N6 L$ v1 f9 \  
, q, U3 S# S/ h- 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。
' E! b. f) A$ |

; F2 k& o/ U' s. T- e9 I9 x- E
　　③电费为0.49 元/t；

1 m5 J: v4 @& Y1 C

6 ^( P  `9 d, H: l, Z4 F　　2.1 调节池



7 ?1 G( B8 Y: i; U4 L  
2 u0 I8 g, M9 y1 ?  K$ D+ D& B+ S
3 w  ^" B6 J. f3 O* w% [0 P
　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O

  d) U  ^: e# A: ?; X" o% }

　　处理成本为3.51
3 I6 v' M+ q( k, `2 _6 s  t9 h9 C9 [    元/t，其中：
; g) C5 m" _4 l
' B: m0 m3 O1 x3 p

　　4 经济分析
/ S2 V% S! n4 U6 u2 W4 q- ~

) x/ P' S) p5 `/ ]4 y% n
; t1 W! v$ a. p9 U, y( e　　
; \4 V( v) B: g4 O3 G. N    　　　　E0(H+/H2)=0 V
& G% P5 a7 O2 K& O( x/ }
1 F" R: b" y1 f3 z: Q: o* `

* [- U6 C& f. t  B& j　　2 方案的确定

( b4 g( g  S2 Q- b

　　②人工费为0.27
( Y8 ~& i7 S+ B    元/t；

* J. z8 A2 ?* u7 O0 Z6 C
. }1 {" r! o, |: C3 \9 f
0 I/ N0 m! h2 d　　1 原水水质

6 f! c! k) m; E$ J7 i$ w! I; O
$ f; |: W- _/ W+ T- K/ I& [6 C* i
4 A, X1 h) ^$ A' k* K; V　　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。