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。



8 y/ v, v5 k- z4 G. ?
3 X$ B$ c) o4 S) y$ _

. G5 I' w4 v" H& w   


　　 ②问题的探讨

; f4 ~0 l& B9 f' M8 R7 l# ^6 E1 x

+ y- n; N4 D. \1 f


% h! Y" d) }8 \5 R, R2 Q' W8 p0 x( r　　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。



: I# D, d% O2 E, _$ @

- E2 r( {) s3 Z0 i' E
　　2.2 铁床
) u2 J* s$ y% u
2 E/ u' N8 w! e7 D4 v1 c( m6 m- s, \
5 f( T. l/ y6 \
4 z4 b) i+ P) N& z/ k  l8 B1 a, B, O


  
* P# G7 `5 o% @) k+ {' n7 O' O2 ]
' l% w* j0 I" G5 t1 R4 G  x


/ D; c) b7 Q. O, n* k) b
3 _8 ~3 A! a! e" x: p   


　　①折旧费为0.86
+ i- I9 l+ ?- S" R, y    元/t；


. P- K) L6 V# M; H
  

+ z! a# e7 b$ w- i& y! L
6 G2 O8 V  w# c   
& d+ k* P2 z8 K+ N5 O6 M: y" s
, O% J& E2 i5 u: G+ t$ [
$ B: L2 j5 u- N7 Y9 }& j" j  
( I* x9 `2 i4 I1 \. {

) V9 I% Y1 ~( Z6 d% k9 I  J; ~  
5 F! `+ Q5 Y' Y6 T: n. J8 D& ]
& K: N' U9 x2 e$ j" D
' C9 L. {9 x+ D  p& L' A5 m  L　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

. Z: A0 K% q9 W
2 G; |6 Z6 X" g* |, `
* \" Z! X+ x+ E' l  
! G( j, y# M5 t5 u

  

2 X# i, a1 x0 W% v5 A7 a- M' q  V$ c
  

* m, c# W. v$ U" O' e" A1 i
+ H. I0 V9 B+ {8 n　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

0 B7 K- Y* R; b9 S+ E' n7 L

5 p3 b# H# s/ s" A+ a. T3 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。



　　④药剂费为1.02
    元/t；
) [# @. t: w8 C5 _: `1 R9 f$ d

: Q- ^1 N- E& C! y. |5 v/ \8 T
　　 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。
$ I. n3 t' \. e3 D5 d6 N4 ^( S
% U0 g8 _: ?( _/ F

　　 当有氧存在时阴极反应如下：

1 F1 P, }+ j2 R: Y  X& ]* R% Y  h

. K# \6 G" g6 A/ w　　 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。


# `& M: h) f4 e: U
" |. M& \* L$ Z5 D　　
) {% x; v! c7 S3 i    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
) L! ]: T) Z- U    V
# H; m. ^+ X  h
2 B- o7 f9 I2 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：
+ z3 I6 U8 ^3 m' U0 E

+ ?2 I7 h0 p) o% F! E
　　 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。
1 O1 H; i3 d" K% s

" l6 u, k" A$ C! x# k9 R" F
  \( t2 V( H7 O8 z2 D" d  
2 p" b2 S4 a7 M& i( U0 d

  j, y2 X+ G$ h  k: M
0 B# M5 w( Y1 N4 |" Z


　　
& _7 R/ x! a# a) F- w8 {$ H    2.5 砂滤罐

& U* c# \, ^8 {' S8 o; }7 Y

( H2 [0 W0 J' \4 W  
& o1 ?1 N: W: \* P4 q9 E( D


2 a' F& ~& ]4 \) G: G

　　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
6 Y5 [0 g% i! W; B4 y8 C  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 _1 o+ j% T: ]# W2 b& d/ P


　　表1 处理出水检测结果
" C; @1 ]! O2 r% }" ?9 g
4 i+ N3 A( N- }0 l( {  \* k

- `2 m4 x- O5 Z, E5 |　　
    2.6 活性炭罐
* K0 r" l7 |7 v) Q
1 y% B6 n0 |9 C/ [; n

0 m8 b: v: e4 J　　3 处理效果分析
' T5 v9 N. @& z$ M

7 C; L, F& o/ D0 B% s4 H0 ]9 d
  `/ `& ]8 F2 B8 h* H：
  u3 |% @  P8 o1 s7 X! j' D

; Q: `3 E2 }5 z# t
  　　1 原水水质
! o7 A6 q* O1 K# 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。
　　 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
  
: i! Z& F& E) p$ p  C4 h7 N! L　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
% ?) R& {) F$ {6 a, c1 A4 f5 e& h- a
# N) c/ k7 Z6 _. i$ q$ Z7 g                           

              
" o" L2 x4 J% g      
: e7 B. S1 Y8 v9 F' u" n. J
1 x; T0 W9 i% z0 f, X% A6 I


7 S* o" s2 ]$ G( F  C  
1 {4 Q) q7 O" a$ Q

1 |( J' F9 V0 [" M4 w, }! \* [　　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。

5 U6 B4 q! I- x( _7 c% a  q

& h0 T& Y! N0 S/ a5 \8 d: Q
3 q) h8 _3 y5 y6 s; q- q
% X$ K3 P1 r$ Y& }1 u6 n3 R
　　
+ |5 F$ {. V' U: R; z3 J2 k    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
0 `, D" g5 [/ m, _9 a% n

2 L! v4 e) C* C- |: C$ r
: Y" Q* z* |3 u# t6 H9 O% L, ^: c) z  
0 g# p9 P+ h9 B& Y# Q" X/ r# s

, S1 m$ E) h# C  Y6 ^! X　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
* i5 h- O. a1 U3 e+ y) R% H8 H
" S  V  X6 y) @# w" S2 n
! X3 @5 w4 `" s) T# }7 m
* Y! X( m+ a' e  


  


% \' ?$ g8 u! @+ C' ]# Z　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。


* R) K- \! h% n' u
　　
9 b! v8 n- E/ m5 z/ G7 X& L    2.4 气浮系统



　　
) t) x0 x8 f# U* \: E# }    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V


5 z" C6 b) I# a" ?& M8 p5 ~
  M/ x4 |5 k: J  

0 T0 a! N# U6 f  P( v* v

　　






+ C$ y" g4 R! [" q4 `
/ \+ T9 X. Q; z
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( d, S# n* d- Q, k
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0 @& D. J. F" T, ^" E  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
2 B$ `- T# V3 `# A: W, M# J  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。


) m% m3 l# }) P0 a
) {' Q+ I' w3 f$ w/ G+ r4 Z& u% t

# X5 \4 @& n/ z7 c; @  J: _
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3 Q% I* R- a% o3 m) j% s
3 g* T; x  @. e+ B
/ Q# r: {' c# O9 g6 F, P
) J0 b# n& c9 h# N

( d3 I; c7 E/ m& p3 ?4 `  
3 I3 f# e, W- q: d: ^; z2 C

# k) i% [9 X1 L" e! _! c- D+ X
　　 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
1 L; Y! R0 f' J" z  m，HRT为40 min。

# a* H6 X/ M" R  i1 I, a

  s! K3 |. b1 V  L3 ^* d   
   
2 \; g9 X' ~  s$ W  
     
- b. k6 `4 ^5 g0 B6 R       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
& A7 s; l* A  Q* T  w8 J       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
8 C: g$ D' X4 A; o9 [     
       　　 染料
3 n' c) _: T# i# v! l       　　 中间体
       　　 染料
, Z" u: x" \8 c5 x0 w$ U7 |       　　 中间体
& }' P! i& L+ t; V0 i1 c2 V, u; A       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
   
     
       　　 原水
       　　 7.89
) U) Z, \' g! O$ {. d* _2 ^$ O       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
; E# ~' L  K% v0 }8 a0 K$ t       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
0 H* T2 ]: b2 p6 D% p- D       　　 9.29
   
     
       　　 铁床
1 z. Q$ W: |8 F2 A4 K# k' x5 \       　　 出水
1 c, Z* o/ m( P       　　 7.93
       　　 7.36
       　　 786
       　　 791
       　　 1900
+ |" j7 R( y( |( z* W% R       　　 1000
( \( L9 i9 ]2 Q. l0 W$ O6 b8 ^' [       　　 29.08
       　　 19.12
( C0 ^0 ^: i8 v1 N( X5 D   
4 g. ?6 _$ g! ]' h( G: n7 g5 [% ?$ u     
       　　 去除率(%)
        
        
& s0 o$ n$ L% X7 S       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
2 ~( i9 U: }0 P       　　 66.7
8 q; f5 Z& q) V' L# m        
        
   
     
) r' L2 D. N! V- Z: O! S9 w       　　 气浮池
! o% V: |! I: W* v       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
2 E1 Q9 g8 o: A/ J       　　 110
       　　 1.79
) X6 P, R, x6 y6 B0 Z   
     
       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
   
     
, F5 M& l5 s0 |( k& p8 ~# U" H       　　 活性炭罐
  l, n! @* n+ t4 O" L       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
$ o  x$ ]4 B9 M' w. C       　　 11
       　　 0.22
   
     
" U( p. j+ x, B* k1 ?       　　 去除率(%)
7 I4 a7 J' E- D4 U2 c        
! g- {8 t- D3 R+ p       　　 58.5
       　　 90.0
; ]# `5 f# V4 ]: Y       　　 87.7
   
0 G& R( P6 E( Z  h9 t8 o- R- l     
% H+ X! T9 J4 J( r7 O* ]! ~' |       　　 总去除率(%)
+ g; m  X6 {: z, I4 R" z* A        
       　　 84.0
' l% f8 S; o+ c8 S: N; y       　　 99.6
3 f2 r! p. h: B7 X0 z% e       　　 97.6
   
  
  
# V8 h4 v$ U- n! a# w- A  

3 J* Q* U+ ~/ O. ?8 \
" m7 b* j/ h1 b/ w
/ M5 |% ~; d3 `& Z. k2 T' F　　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。

1 ~) K3 F' R# e" G0 w! A

  


. v. A( ^) p  ?% N6 Q　　 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。


, v! G' w5 Y/ j& x  z- Z/ V


% o4 n0 K& ^- a5 [1 |7 f8 A, |
$ Y+ ?! L6 s# n+ 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。


' d! d5 C  Z: D4 Z
5 B5 w- \/ K# M  e　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
% C7 r3 u* D  P* d7 A$ e





. V: {) y4 J; t8 n  v7 y　　 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。

; d* A2 M0 `- ^# a6 H3 z
1 j7 r1 K8 F, |6 n1 ~' M
# b& s( u0 k! F5 u0 ^$ a
9 S& G  |* h5 s0 X* u

( h' M# v; t% [1 H# c
9 M$ K+ I! g! r1 w1 I
/ X+ H* @2 n: X0 q9 N



7 h  ^8 R- Y( u　　
    2.3 混凝脱色系统
2 Y' ^# g) k" F) O  N- ^6 x

) z* p, ]$ Y& j/ @

  H; H$ l7 [! ^! V: o
* W+ j2 {* R- v7 \

/ }: r. X$ N! r+ u- j' m
& S7 ^5 B% U* _+ a7 Q
　　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。

9 j1 d& r. _$ Y

  
/ `9 V5 ?$ a0 s; E1 G' J

0 |1 v% q& `2 `  
+ [  ~9 {: ^  J
! ~9 E! V- a* m$ E) s% N
　　 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
. ~4 W- }# d1 X- J' J* d/ W  min。



4 y( O! I1 \' h, M% X+ U2 _　　③电费为0.49 元/t；


% d7 }& o8 Q# B1 f+ t3 b
　　2.1 调节池


( g: F, u( v6 C# E( G: D, g! }$ o2 x
/ G! u( ^9 \8 m! w3 \% L$ u  
+ Y5 F- @# q) H) C3 t3 A

　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O

! B( @# K' i/ C8 D

　　处理成本为3.51
    元/t，其中：
( M, R& U$ D0 X( o" A7 N
0 V. n4 k# H& \: e" A  Y7 X

　　4 经济分析
  k. P( D" x* ]3 R2 |2 f! m
# Q, _: Q) u% k. J: F) V# f

* [. V" z7 U7 i. z　　
- P. {! L' N# H1 E5 @    　　　　E0(H+/H2)=0 V
  P  ?; b; i! R+ N8 j


( D; D) f" c4 @% x% D　　2 方案的确定
  {9 t+ B9 [- y: `. w0 h$ `% `& u3 q

$ D" A5 o! }  c) t& d  A& W) F+ ~
8 O$ N! @2 q8 |# k　　②人工费为0.27
5 c  x4 D3 a# U& M  E# W$ S    元/t；

4 U# c0 `5 J1 c2 t4 J
/ J, w3 R% J* [* N& m
　　1 原水水质
3 h- s+ z) [. M

( i9 e: H$ c  v$ O
6 f/ e  u. B, S. P0 X( h　　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。