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。


* g9 e* U$ L1 _4 c+ T1 o6 J


( e* j6 p3 S. _) ?$ c4 v  v
* c0 a$ C+ k3 a* Z0 H   
0 G  C2 F2 |0 @6 P
2 E, j  U6 E0 X/ d
　　 ②问题的探讨






　　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。
5 M1 T, U( A& Z& ?2 T
2 ?! X- v( S! \+ d4 p- @+ w
$ E) _) N% I- ?0 y# l6 U; b$ W


# i+ ?9 [9 F3 z( {: d
* ~. X+ Q# I6 B* G: r+ w　　2.2 铁床

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6 ^8 Y! ~, \; ~% M! _# ?


4 U# ^8 s$ }/ z/ V
  



' i* M4 t8 O# I  k' O- y
% y9 j- \% h( Z6 X
( \! `! |0 ?* U1 j   

  F& {' y( ^1 Q: u- R3 L
　　①折旧费为0.86
    元/t；
3 f8 S# y  q4 U
5 v2 x; z& B0 w, L, A* n

3 f; W- o) A! _* X' B" ?: {  

) _3 T, H9 Q/ R
$ I2 b2 C( r7 u9 `1 y. [   
2 P: |' U( P& f$ C5 ?4 _( Y- h, O

* D+ E) A0 e% _- o% S7 [  


  

2 w/ }- Z+ S1 ~8 M: f: v
% {! ^2 P* P/ C/ d7 Q6 h; E　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

/ B0 ^5 Z- {' D2 c4 p& N6 t, r8 t
. v* R5 C4 _: s5 _$ y$ u5 n) Q" v
  
5 M, b9 y3 t3 J# |0 R/ K

, y: J/ v& ]: A  F, L  F* L  
" W: l4 ^) v6 R7 W2 X6 J9 t( W2 @# M
+ U0 k" g1 ]- p' K+ D
  
, v% T; I1 u) ?+ J3 k0 O7 c0 v" D
$ M5 M6 S  O/ c( e
: K; E2 _- W: u' W　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
& h$ C" a: B0 u


/ G$ s. F% ]$ v; J　　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。
. X4 v' j' T5 [
2 }, F% C" u, l2 ]! J& I

　　④药剂费为1.02
9 }0 E" y6 V' z    元/t；

4 ^6 h9 I$ L0 G' N% c8 S
+ M7 r* @- n5 N3 L9 k3 I& J
5 K, K! |: M6 ^! U　　 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。

( {, ^) G1 w, Q! `- z& W5 e
; h! b$ B: e6 ~  l) v9 G/ i
) [  Z, g9 }" x( ^/ i　　 当有氧存在时阴极反应如下：



' b, u; J! k8 n1 [  g　　 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。
1 C. I: R0 n0 S8 {

: X9 Z# v1 i. h+ i* ^& }# T7 p
) H- M* o; A4 v8 L! s5 j, S　　
* x$ \! i% `1 T5 ~9 P" m    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
$ C( J8 D" X; _* h8 J" \    V

! o3 {( M) d! k- h! ~) x3 F4 B
, i' Y3 ^4 E; R$ X
# r) F" [) g5 A! c　　 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：



) R7 C  u) M. g1 E% d- O, C7 z# L; a　　 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。
) r7 ~7 I) w/ c" ]" j

( M; C) y, _& J1 P/ r$ o2 y$ }
  
$ u5 ?. c5 x  i4 j7 ^5 B


6 N/ J3 Z2 k8 u& B- {5 U% [


　　
    2.5 砂滤罐


) Y4 I: b* J2 ?" k, ]% l# T/ T
/ ?% C/ C& b1 ^2 I  

  r2 E4 l4 Q" \
7 u. g# v* @& [0 c' \0 ^' }
; c; Q+ l3 V  b8 }" ]7 s4 v! R
0 @( }9 }7 y) Q( t* U
' {, [% ]4 k0 o! o　　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。
0 G/ J) ~7 [; G! U" X


　　表1 处理出水检测结果
' R) c8 A! X. v; N
/ j: R3 Q- z- I( `! T6 p/ f# @' d

3 f" Z/ @, V, y5 D　　
    2.6 活性炭罐
( P$ e  {/ R! C2 @: v4 ?: ]% K


# c" _, M4 Y! {0 A$ v# K9 A! g　　3 处理效果分析
/ @2 }. E) E8 h


; k+ t' f) R  m：
9 @2 o: Y2 `0 i' p" V* a; I
5 ?% P/ C" E+ V' ]

  　　1 原水水质
4 V* u( Y- w/ R) ]. t# n* ?- n4 X  
* l4 Y$ f8 _# ^4 d　　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。
* O1 x. }0 V; B( y2 N4 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 t1 F2 D6 @$ d( L. |  　　2 方案的确定
: e: C9 V( a1 e3 d4 k5 }: m  
- G. a; M3 Z! t* h( a1 M& ^2 G# S　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

5 c) `! T/ U, L3 @, _                           
% V( M; t, O" f, N8 h5 U
3 Y( y7 g4 _$ h5 z              
      



6 s# X* t, b% y. |+ ?5 V
. \' y3 e! |( I- t( V) Z3 M" X  
& h5 K1 u3 q) g6 |( g9 \

8 T7 o2 F! O. T9 s1 @　　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。


1 F: x- o; K. _5 N% f
3 N6 |2 s( x9 ~9 t+ Y7 \
/ ~4 Q7 x% n- r3 Q- f% r

　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
# M' u& W9 Q/ z5 h0 A


  
9 V1 k4 e7 {. g

　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)


- R5 k; x6 @: T  k+ K- ?
& K* Q3 [4 s  ?  
* L. s4 U9 D8 N
- G3 M4 e2 L. ]
" _) O/ S8 k/ m- X  
3 n; w" C9 n5 M2 F; e" b/ U( ^& q

* W( e2 Y3 W) q  a" Z/ m　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。

$ `" W% x' |! G4 |

　　
    2.4 气浮系统
! q" t6 e4 f" z' f
1 x1 ]! s! r1 n# Z) M3 e# v* D

. X) k7 Y$ F/ X2 \9 V. h3 y　　
9 B. V1 Y& u4 _: q8 g% s0 F3 E6 u, r    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

$ ~. V: I, r* y9 W+ [' c6 Z

( x+ N3 d5 a" H8 Y  
/ Q3 f" w5 z8 X( R- G- C

+ S$ I3 o4 R% K- _1 I
　　




$ t: w/ G: T! W4 O4 g





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; |6 q; F2 l& F7 f. q: k/ c



! e) Z! ?# \$ Z7 ^　　 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
/ b( H6 |' p& l! C. R$ u/ p/ l  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。





0 L$ @6 [0 X* I3 ?% w" O8 E
6 t# d; n, c6 X. e: N& q# O: ~  
; h! ]  H$ {& V5 D3 t' d! y) E
0 A) G+ @! z  V; ~! _7 F

3 _6 I' L1 E& N& u3 b& G
2 i' g% S3 Y' Y4 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
% Q  b- G( M- r7 Q+ M6 I0 g. _2 N  m，HRT为40 min。
: d' ~( n% G8 x, F& K

& ?+ m8 L3 t% z" C8 ]# T/ W- I2 K6 G9 A7 `
8 a& }- o2 K7 H; Q+ l: g1 q   
3 N- o8 P% Y) U5 h' A   
, G1 J/ D. h6 d; j( y  
     
0 z& P! X% v" ?; \6 O       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
$ v# V0 p: t8 C2 W# a) k& f# T       　　 苯胺(mg/L)
. Q0 d- z& V# Y; y9 b) X% X   
     
/ h/ }5 {7 |8 x# T       　　 染料
       　　 中间体
8 P/ Q) S. |8 W/ b4 p       　　 染料
( X4 ~: y, t3 I4 {4 Q  n8 M% M       　　 中间体
' X6 U. i& V& T9 X' g- C       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
   
     
       　　 原水
* d% z( n: f0 Y; ]6 c+ S) V7 @4 S       　　 7.89
& G) R! y( J; f+ ~% W       　　 5.00
       　　 798
3 V0 e( U( U  |. t* Q2 g       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
. c3 G2 r2 W; F- W% G       　　 9.29
   
     
3 m0 n! W! P+ C3 y       　　 铁床
* ^0 C! \' c& `6 t       　　 出水
1 ^1 v, Z4 ]. c$ ~2 {' a. c       　　 7.93
       　　 7.36
8 f' W* q& g! L; J) e) i8 V       　　 786
3 s" S- L: r  v8 X( h: k       　　 791
       　　 1900
- ]  Y0 Z2 _3 D) t: F6 W- r2 f  s       　　 1000
' j9 R3 h1 E# Q: K# A( q. _0 M# l       　　 29.08
       　　 19.12
   
     
       　　 去除率(%)
  C( |1 e0 Q* H2 M9 H. p        
2 D- u8 }/ \: q6 H# z: E/ O        
       　　 1.5
& \( Q! \' C7 v' `       　　 2.3
$ U8 c6 y1 a! w( ]       　　 53.1
/ {5 O1 l' o% a4 ]  p/ u) `' O! U. t2 _       　　 66.7
5 Z3 a, Z, K& ~) Q1 T, D  ]        
        
   
     
- ^6 M1 x" L! J, d  a/ R4 Z+ l  M       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
/ y- e4 ?- r. s+ W       　　 1.79
. `% Q$ V4 e- ]+ V& u- d   
     
       　　 去除率(%)
1 S3 J% x. K3 y        
# A% d# O6 T9 e3 j+ A1 S/ j. v  ]# d! B) J       　　 56.7
. F6 q  @, e4 m. p5 Z9 T8 K% J       　　 89.0
( R( E, n# K0 R5 O& c: O       　　 90.6
7 f. Y! Q; N$ N1 c0 d& q. ~! d. Z   
     
) @! [' R  N1 a. F7 r& P4 ~( ?; y       　　 活性炭罐
! v) r) h5 T2 R3 H( w       　　 出水
       　　 8.09
% }& ?! C+ I7 C$ [       　　 141
       　　 11
: B$ j# K( A/ o& Z5 O& w2 {2 T       　　 0.22
   
     
: z! d! s+ K7 k+ N3 }$ Z       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
       　　 90.0
       　　 87.7
   
. _8 d3 \' }9 G. G3 g+ w     
       　　 总去除率(%)
" {* S2 A, |9 c. B, V/ ^        
! `1 }8 G3 m% o1 D, J) J       　　 84.0
: a2 d7 @! X1 b2 z7 v: ~$ F       　　 99.6
0 q3 v) c* b$ o& }7 g       　　 97.6
   
  
  
4 {) u; r0 Y& B$ D  
* f' ~5 l; u0 }2 I' r
% V$ o" ?4 m' Z' n9 U

& r& U' Y: s5 W　　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。
) i7 D8 h5 Y0 z. A  P
! d0 x$ U- |  G- Y7 ?$ G8 x

  
' j# w! [. Z' t  l. h6 o; \

　　 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。
) D4 t  {$ F, k6 e% x" `7 f
! e* @2 P9 c6 J; V
& O' n" D* E& i3 t* 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。


( p$ j. @" F1 I4 @- U8 E4 {
　　⑤铁炭填料费为0.22
# Z& d  T" ^! q; X    元/t；



7 g# r) @$ x7 B. u% |

( {, e5 k8 R0 T
　　 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
  h。

$ Z1 m7 M/ b% k" R





( F2 y& g/ B6 r0 Y1 I* ?3 o

/ K& O1 `- _! w* N# |
! J- z& C8 W1 r) v+ C# F5 d

( x. X/ P2 h  @" E  Y; X　　
: `% P; u2 X) b5 o; e: n+ j' e    2.3 混凝脱色系统


/ f( C* K5 u# o; O

7 e0 S, Z: ?4 Q3 ]$ p1 p
- W4 P8 b. E6 W/ I



; U  `/ h5 ?, c7 P' {' f4 p, D　　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。
" B& n7 e3 o8 i


( F0 U/ w2 C3 s  

& x- t7 K2 M+ ]
  


　　 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
0 I% U+ P. v) G9 b1 d- [  min。

2 |% [3 S: k+ _$ L6 ?. Y1 D

; V3 T8 T& H1 B8 l　　③电费为0.49 元/t；


9 B0 U# @7 g6 V, B. X/ y
　　2.1 调节池
0 M4 X5 v9 e: ^* l, ]; |. D8 W
1 e0 Q1 d$ b! ]* ]* S2 A* e
9 @; W7 F/ m, g( I/ j4 L4 Z
  

2 e& x2 f* K: @
　　
, @1 `( y: r9 [) M, P3 Y7 S" _1 ]    　　　　O2+4H++4e=H2O
3 N4 p8 t' e8 O, ~- K- E. F/ ?, S( I: Y
( F" ]9 Y' E- S  J8 b9 L; @, Z
8 D0 V" u/ z9 J# p$ p' f4 ]
　　处理成本为3.51
    元/t，其中：

( j( A$ E. J" E( B* |6 r

. q9 a) |1 v% ^6 {+ d+ R9 ?" v2 r　　4 经济分析
- o6 \+ Q* ~6 j( f* R


/ l9 v- [+ y! @' n2 q- }- X$ P　　
/ ~* c. b5 w- S2 [% O- S' b: }    　　　　E0(H+/H2)=0 V


% t2 @: \$ W) F. l- T4 ^
* j2 I* C) q3 W/ J1 @" M　　2 方案的确定
: q- a1 w8 W$ O! Y
. |3 p2 s7 j/ K/ {6 y. ~) ?
* [' q$ e1 n/ K, C9 Q$ n
! ]% p% X* e6 ~8 m2 D　　②人工费为0.27
    元/t；
' L8 J3 z* H  B3 y, \& d6 _: f
' [$ [* w% ]6 S, N
5 G( `) y: g) n% P$ ^  T
9 M6 ]9 m6 Y' K2 V5 n　　1 原水水质
  V& J+ K! T. U& q2 R4 \) G# O' V

9 ~6 b0 N7 Z3 j+ C4 x% {
　　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。