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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  T4 Y. s! v! g# |3 }7 g. r
) m3 j, ~# t/ I* t" A" N1 o& D
& q" s- Q' n: [   


　　 ②问题的探讨
3 N. Z$ @. w% ]/ |& q
2 v' u, U, K  Z) y) S

* Y0 m. w' g: G/ D/ Y

: ~% C; N, b4 v. o# B; Z
　　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。
7 G/ I$ X6 K+ ?# Q: g
/ s! |3 ?! B& z& E5 X

6 k9 D, j4 m0 Z- u4 l0 `9 ~


3 `2 Z$ [5 |- q　　2.2 铁床
) n* R+ q# y/ N9 I
. U+ ]+ R# H2 h$ G' F



1 R& z7 \2 F& u* D1 c4 D
  
6 `; J0 C( H& b2 A+ @  L
1 x9 f: @$ b8 X" \


- f; c8 G+ I/ y: T, J0 o5 p3 l% H
   
* r' Y1 Y& q/ |% Z
5 \& d- S6 x7 i# e2 C+ g
8 V' E8 C: M2 q% g1 x　　①折旧费为0.86
2 R( T% d) P8 d    元/t；
9 F7 s" R- s6 a: h9 U
; q* T! S4 x1 ~0 d2 i6 S
+ e& J2 X- n& N0 ~8 O* ?
7 H! O  n: X6 U. |7 ~: q0 |  
2 U1 z; K  ~: R+ o) L
( v% g  D" K9 ?! ?
   

7 l  h9 t. B: U7 m& ?$ d
' h! P9 r  D( \& [  
! j; R6 D# N; I/ E4 n4 E

  r7 q- W6 [. k% Y; ]  
- L0 e4 u& A+ h; ~& A" Q5 e3 Z0 d

2 o' O4 R- p- J8 k. m$ Z& Q　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

& d% P0 p4 x9 T, i7 s

  
! U& u) T2 y" e
) k/ {# h% K" p- k1 H$ S; P
  


  
* ]; n( j" f: c: {
6 c; v+ F5 w: b, U1 P* p5 t
　　
7 t/ Z- T* ~+ u    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
6 c9 u, S( F! c
8 ?) l$ ?  @! r# f# k4 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。

  V, S# g: L0 ^  j

% d. I0 b8 d7 p　　④药剂费为1.02
8 P; f7 d% U* v    元/t；

/ {" M5 ]& G. W4 c" c' @

　　 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。

, y/ p- P; F5 v% n" M+ t; a/ X7 a

　　 当有氧存在时阴极反应如下：

& C) C1 M7 \! M- K8 d

) P) U2 ]$ U* u, q% [* U　　 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。
$ _' G# b" `4 S0 j/ J, a7 C# ?  d  y# b

& I" u. o  L2 g
　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V
5 ]( M2 v& ?% a$ U) `9 n- K
' ~  |( S6 n0 p9 Y
( |* t* P. S' W
　　 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：



　　 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
* l! l# ~/ ~2 }5 Z. E  X7 ?; d  d，HRT为30 min。

( M4 j3 z/ B3 g* N

  
2 R: q! C& a: U
: A9 P5 l7 M1 N5 [1 H$ R
! U* T, H% t$ R, }


- T( I1 ?+ E: O% z6 o# o6 {. S
( X: Y. }' k6 T+ N; g+ W　　
    2.5 砂滤罐


; q1 B" L8 M+ o- i! g
3 h1 S7 g, S; i+ `. r, I  
% U# ?- |9 j+ w" E

2 w  S& y8 I7 _% j- G; t, K& q7 N
6 d: G: Q- l3 G- i! Q) m
6 n6 R9 A! u+ F& P, \8 c& {/ r) r
　　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。



　　表1 处理出水检测结果

) V0 S1 ]; h6 [7 F
- ?/ f4 ~; ]! J, ~  [; S$ v+ [
　　
0 _- X) z  C$ q/ c4 Y1 O    2.6 活性炭罐
# C$ I2 \. m/ v& ^" W3 N- ]
8 `! m, `% C' m; d

; n$ d' l5 ~1 A8 f# x0 A( T. _0 \　　3 处理效果分析



) x# ^# v: w( G3 I- |：
. @, ~- D6 ]/ B4 K

7 C5 e: ?. J0 f& b2 y4 [
1 d; J( u- R& \7 K. @: z  　　1 原水水质
6 _6 p, F5 o% {$ L5 Z  
　　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。
, X. c6 A9 Z/ M1 h. e6 E6 V　　 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 z9 J7 t5 S, A0 N( c9 ?  　　2 方案的确定
  
1 g6 M5 I( M7 @" T$ R　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
$ L; H  B3 B6 z# ^
                           
) H8 {/ l9 L: d- j
              
: v4 n  x' ?4 V3 i      


8 U" O6 @3 O1 e4 {2 ~  Z5 ]2 G

  
' J$ h, ]* S: o# I

　　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。

4 j* D& o' X! I0 \: J  ^
0 }4 k, B) R  J/ X- {

; t% H" }, V: B+ I/ d8 b
- a: O) \' [# U& K. U: h7 X6 z8 H
% i' q, v5 w. i( G　　
6 j- h, a7 m: x( K9 A    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

. Q; l4 M) T& |6 c: L" @; h
" M6 v; B% M- B' T' N- r
0 {0 M% M* F& ~  
! X9 n3 a! c2 ?2 w
- u5 E# o& Y0 i! P0 v: T1 y
& d- g4 j9 }  l% d# v% |( f　　
3 P  n* H6 s$ l! ]) p    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
* w; k4 z1 r  l+ c. B9 l0 v/ L

, i& P5 Y" U4 }# m
! z! y, p$ v/ D  

8 [- S" O( _9 d+ n0 s. Z
  
' T( O, o- |0 d; ?& Z4 t
4 O: A+ V1 I& U
　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
7 Q; x( e  T+ o
# S8 C0 ~# V4 w1 ], [

4 n. [1 M; w$ v2 e; H　　
) G; g. V  m! g- f9 s4 \2 @9 h  A    2.4 气浮系统
, v" U0 n0 s2 z. p$ m# Y

$ ^" X5 B1 r) D  G/ m+ X
; B1 H5 k8 b% {! v9 `; e! ^　　
. {5 v; l5 h  {$ e* w% E    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

- p$ D  t! k& J: g( V
3 }, \' }6 C" `% M# i/ z
: M* c+ j5 x) X) u  



　　
$ ^/ g4 G" i. Q# A9 S- V3 z





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5 _8 ?/ I' E4 ~0 Z/ [
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8 h# d! |, E( h$ X" f
( D1 w$ u3 N# ?. k0 B+ m( E
. Q1 ?( R) U& q( U5 L- ^
! H3 ^% u% w: C8 Q- O
　　 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
8 _  B( \- |% f4 x0 s5 N  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
  r# a4 b4 I  `7 E- @  m
( y' X. b8 ]  _$ i; D6 d

0 e6 J7 J' P6 O( `% e! ]

1 k# E; X" e1 ?# O- Q% c
% A# l0 }) d) x, z, \  
" O% m' R& \6 s8 \( W

+ q: J5 r) z8 m( @9 I: l: x% w, ~8 L

: B$ M! W8 e% o# p- e8 j" N
" q1 x1 H+ n0 h$ [. j9 Y. [: u( d1 G  
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' l8 Z4 d8 e: g9 }7 J& L  f

+ f; T1 I2 |$ I4 M　　 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。



   
/ U, ^, r: Q: c6 U   
) @1 p7 b' I$ ?  
$ [. `! x( O  ~* h. U- J) m     
       　　 项目
. w) a" Q- D3 f5 j( F0 N/ m( f       　　 pH值
# k2 X+ m7 _. i8 l       　　 COD(mg/L)
9 E: U) v% n4 l       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
1 F. P& {: {2 }# j* `, h   
$ f- Q% M& U5 w1 c4 u     
0 D+ i$ `* p1 I# ]+ _       　　 染料
! ?0 z% [# @5 c& ]# ~0 d* l& ^7 H" h9 F       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
! J* W( _: y9 V0 `& X# N       　　 中间体
) n% l% C' s: z! u# E7 {; Y! b       　　 染料
$ A9 Q* G% g2 K& \       　　 中间体
. Q1 z6 h; u6 o- B1 V+ E+ X   
0 D7 V7 c% w* y' h( I$ s     
8 B0 [/ M0 a1 h" l       　　 原水
       　　 7.89
. v) }- \" s/ ]. V6 J; {+ N  s       　　 5.00
/ j5 O' ^- y' e" |! Z' H+ I       　　 798
7 z& `2 b+ Z2 W! k! N3 B       　　 810
       　　 4050
* r4 i1 T) l, S- m+ k       　　 3000
1 {% {; y( ]# s1 o       　　 10.95
       　　 9.29
0 I" I' @+ U3 q- m9 q3 c- D   
     
9 }. P5 q. Z9 Z8 j% [8 F  w0 m) v! b       　　 铁床
       　　 出水
0 T, S5 }3 j* w8 s3 V       　　 7.93
( f2 q0 k8 _: W" _5 g% y6 [       　　 7.36
       　　 786
" u$ L- V" G( ]' I# T       　　 791
" J7 @5 D  V! h' O5 H6 b       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
3 [; X6 E+ E. l% [* m; u       　　 19.12
   
     
       　　 去除率(%)
        
        
. u  O. M  S) y3 l0 D       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
5 S5 y& H4 _; C1 j5 ~       　　 66.7
% S3 ~- m2 D; X2 o. a7 _        
        
   
     
       　　 气浮池
       　　 出水
& ]" O; K$ W5 \       　　 7.56
       　　 340
6 w: H5 [7 v8 r. m! x: |' O       　　 110
- D. w. i* o- a, A  z       　　 1.79
   
1 z0 W" [' E' x3 g, Q6 U: ]     
       　　 去除率(%)
+ A  \7 k/ n( g& o) D" r        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
2 P7 X  R& i3 l- }; o! F   
     
+ {8 a$ f1 Y4 r4 }! p       　　 活性炭罐
5 ?, R  g$ V. X9 l  y# D9 O       　　 出水
) X; @' _% M5 P$ M6 G       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
9 n4 b% ~7 H: d0 g       　　 0.22
   
     
4 e7 ?  D8 T# g- H       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
- L9 W% _4 N# G( R( ]. s: E1 }2 X       　　 90.0
. a1 |* F/ h. o/ B0 n- m       　　 87.7
9 ~1 d+ o/ K; `5 ^- E% H; X1 @- H   
     
" v" [; C) G, S! C. f) J2 K4 o       　　 总去除率(%)
        
- D2 g6 d& j) L* Z8 j       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
  r0 x9 f2 L0 c   
7 T- R6 o5 i; \+ _& C; F# M+ H! p  
3 Q' U5 |( V& f6 v0 P5 J& B1 a1 }0 V1 w  
* y& F, Z) ~6 A- ^% f1 q  
9 F1 U, v' s, l* |; j+ t5 Z

; u# F. p' I2 E4 G6 H3 f+ G6 A/ S
　　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。
; f9 P& J( Y  Y4 b' ~8 B0 W
' \9 y" C! [; a3 N% _5 W4 ^
: x- Q; g; w- q2 a
  

3 y/ ~9 G$ H/ f) a7 @
　　 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。

% g  X2 h6 O# l7 F




  a- D7 j0 g, \' }' R　　 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。

4 L! w3 h, L, `! H2 O3 l
+ _/ |9 v1 I) `$ q6 d
　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；






3 Z8 S( \) _) h7 o, A　　 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
* F! ?) J. m$ _/ V4 r  h。
9 w) D7 O( E) V. j) j% `
' w' G% r8 T2 A, {- \/ K
$ W" k$ z- ^) s7 C& W( b8 @- y% |- l
' V# p$ U7 s+ w" w( ?$ K7 D
1 E: }9 J- F+ y8 w( K: [( y

) P! l" `( Y6 x

2 t% c* x9 G, Z) p& N2 O
( [6 ?0 X. d2 r7 D


　　
# W8 Z7 k" a% h6 ~2 k" C    2.3 混凝脱色系统
% a8 f+ N4 |$ B2 q


8 q; p  F% a' l5 W/ x



$ H. \* E: Z+ D# T* }: h, e
) Q! u* T& g0 q  T( y/ y
　　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。
- N1 F' v; {* _) V* k# J


7 j& e4 ]5 b0 w) F4 l$ F0 x  
+ h. p1 B$ K4 W" m$ n6 I

  


　　 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。
0 C9 q+ A" W) s* Z  V
9 y2 h0 Y' {. Z! c6 h; L# R

　　③电费为0.49 元/t；
, A: R9 C& I4 e5 Q5 \( U

" O- L- q3 c  K3 @. e
, y9 ?1 r- m( _9 F0 j　　2.1 调节池
  K/ K4 l% Q; h5 D$ ]- V+ e
+ O3 e  p5 H: [2 ]; i4 i/ s" P
( E" [" Y% _. u5 L+ U5 t
  


9 C3 d$ V3 ~, q  u　　
9 E! |4 o/ {# P) Y, A    　　　　O2+4H++4e=H2O
" i4 a. D9 W; t2 H0 r3 Q


( K& Z; y* W+ U# k　　处理成本为3.51
8 A! c& F  T+ j" r' f6 J    元/t，其中：
! w9 s0 t; w0 ]. L. S  x* ~

5 F1 B# h1 }+ n! j% f
　　4 经济分析

& q0 V% K2 W. J' v1 k* t" Y

　　
! G: |* l+ m! M! P& d/ N" ^9 V    　　　　E0(H+/H2)=0 V
+ _2 `! g( E4 e

6 K% }9 d- L) {! f
4 F2 w/ q% ], z  \- t/ s. h　　2 方案的确定

( h) }" g$ N9 p5 ~, g
. L3 n8 j6 Y0 C
0 K0 P( }6 d8 s  B0 ]  B1 s　　②人工费为0.27
! U' H" o# a3 L8 d    元/t；
5 u4 M+ ^$ ~' r
& D: ?! Y3 t) |. J( p0 U% ^" a1 F
: ?6 W# u, l/ c: C3 W1 o8 @. R
　　1 原水水质



　　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。