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。
% M3 w1 y* w% U  L8 F" o" X! {

8 u, a; ^. O, q
! y2 m( W3 _: p5 o. h4 z

& O6 g1 q* w! Y
9 M( h- e& L  s2 m   
  ~( t% Q& _3 I- Z3 X- L
6 t# m0 j  ]6 _8 y9 ]
　　 ②问题的探讨
3 H1 S% ?5 y- n4 w2 K$ A
/ B! O' L0 C  Z3 l

# P: N+ u# t8 q


6 @' k# f- `# Z8 h4 [) @# X　　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 |" I2 m+ g8 k& w" a




　　2.2 铁床
( x0 {/ l" G1 p' j  }

6 h& W/ q) e+ m2 Q9 g

- k' y; j( J  u) q

/ _3 g! ~) B+ s7 |! C2 Z  




, w6 y: B  A$ ]& H) y2 r+ A
3 j* y  y( e7 q* ]2 b   


3 Z. x) d7 W3 w% {  _0 m: _　　①折旧费为0.86
- Q2 S: x. B- Z& W9 {# B3 l    元/t；
" V7 h+ M1 U6 F- W( E
) K) o- W5 K# D

8 _; X3 K3 ^# k& X5 X( b9 Z  
. n* B; V+ ]% w7 A7 y& }9 c

+ [9 q5 L* C; k; H9 {" g7 t9 R( q% l   
% q* ~* O8 n( `7 I
3 P) k$ Q9 o9 I" m% G7 D, X
  
: ?# I* L& {8 B' ]! ^; @4 p

0 h( ^7 J% p, i1 Y+ T3 I: p  

7 v) N4 r( ~5 l) g0 Q
- F% d4 S" T/ g( K0 H3 ]　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
  s1 L5 @' O( D7 T! K- F
2 H2 Z. m2 [7 [" D; L( @& ]4 f

- q# ]) j/ \: c4 x* Y  

- W( Q. ^! j5 d4 \' k' U% b: @% v1 Z
  

/ z1 a3 ^. i/ A, p
  
9 d' C$ ]2 H% i" b7 E" |6 e& f
& _" x8 \" O) x
　　
8 [( i" c. T" m/ y$ A    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

& e. d- A  }$ U
# f9 E0 y) v+ O7 Z( [
- V2 y- P- A$ R: d5 ?; [( ~; T9 B4 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。
# X5 F7 q; C& w; l) {. E& |* o

0 M7 l1 w& j& N- P* i
　　④药剂费为1.02
' V& x; N7 q8 M8 \1 ~1 Y" J    元/t；
* ^* _$ i1 z  ?$ y" k- 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。
0 X: S" l# _8 F" v/ c
4 q* H3 x, R1 L5 o& \
( P! ^* I" W( C
　　 当有氧存在时阴极反应如下：
# J- e- R0 e% k! M
! E# F2 c2 |3 M* N

　　 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。


* y! P# [* J) I9 k
　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
" I, D, K! z( n; E5 f% B    V
/ d9 v: b0 r" a; L


　　 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：
7 S. s" t% o- i
+ q8 V% Q3 E* m3 l% W% d6 k' M' V( Q
, j+ r. C9 K1 g
3 P2 W! |# Y% S0 c0 K　　 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。

+ Q" w4 c; @. i" z

  


+ v$ Z6 D( P' F+ F/ j/ |

3 b& q$ m# U' y- t

　　
    2.5 砂滤罐



  
2 ]# r' {* A+ Z$ Z: U0 b

2 l0 t7 D4 I+ h9 J4 _* X" u
! x3 U9 G- n  T) h0 s: @

　　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
$ c4 @/ c8 z* S* i+ L1 |  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。



, W: A7 y: Z/ _) g　　表1 处理出水检测结果
; Y* q3 E# e( l+ w0 C

# D4 G6 y$ e% E1 f, ~; _
& F* r( l$ n+ Z: {# w　　
2 ]9 O  B% g1 x0 S9 Z$ ?7 d    2.6 活性炭罐



+ Z! J$ j2 D+ @' H- c% X　　3 处理效果分析



0 a( Q( q. V+ @1 P0 b：


+ e- x  a1 v2 i7 w
  　　1 原水水质
  D7 ]3 c* {/ [7 F6 K* y* v' V' {  
9 T( m, ?% V2 E7 l; t" g　　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。
, I! n: D( {5 w/ j5 v  C# x　　 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# r/ m/ R6 z0 \- ], I  　　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......

* \: ?1 u& S7 M& ?, F. \$ g7 T                           
$ s# i+ K/ c; }/ {. V  W4 s/ h
              
      

4 s) b- Z! s# {5 }5 Q, r7 {' g
( k3 o' b8 f9 ^; S$ R$ A, K
5 e. M3 d4 n" f
  

0 h9 r, A6 b/ F: H: p5 C; P
$ B/ ~; C& A. }% P) `# }: D　　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。
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' U, W+ b" ]$ e　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-


$ J# ^9 E1 ]7 C% ]
  
6 X2 K7 p% [, i0 P& h1 |* x
  s3 ~8 q  Y* }/ U+ [
# r4 w- k% e4 T, P/ G9 R　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
# n4 x. L0 d, g6 ~* u3 b
* H, w0 o& U9 S# t1 c1 }. z

# H7 h: j5 l; V0 f8 Z  
/ [9 h( g3 u5 u4 n& \+ a! G

  


　　⑥活性炭填料费为 0.65
( y& V: O3 D; o3 S# t    元/t。

9 J. z" Q) n' {( v
2 z/ a: A( ?1 _$ k: c! F( I2 o5 \
0 p; \" Y6 y7 _# ]# I　　
* K8 }; p& \, `4 \    2.4 气浮系统
* }7 y0 ]& T2 M  \4 J# s  Q. |3 _


" _% V) }2 A" z1 [( H3 D　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
) \2 `+ C1 G( i1 c


+ l7 z! l  v1 [, m# l" o  
9 i. n. V4 Q9 l: B& z4 H( s  X


　　


/ f7 ^+ [. ~1 r1 F; M0 @9 v" c! x
8 E9 a1 p. @  [6 S1 R) i& T+ M. }0 d
! Q5 O! ?% J( n; _
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: f( W0 s( q( _. d. K
. h2 |& ?" |, M: }, k: x
　　 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
1 G, Q& j* K/ a# R/ @+ E  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
' `7 U9 B, [, X0 g, p

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8 V4 G, z0 H3 t1 c2 A  



( W1 J& A& @+ c9 F+ z8 M
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" n9 R2 R, p( j+ p( m* 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
) i* _& O7 i" d9 v: _  m，HRT为40 min。



5 Z) g' x- E8 B; P4 r6 F/ C   
1 A7 f0 S$ S+ C3 V3 f   
+ M  V: L7 [! I, b/ |7 e7 w  ?6 ]! M  
# K" w% X5 Z, o! J, G$ S5 l     
* S# h; X9 M' M5 U       　　 项目
, i9 p& a  g3 Z; H       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
1 |8 D: g; J: h7 J       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
2 c2 w  N- C) P3 \' H   
6 l; z+ E! M5 k# F8 t& a' s9 K) b     
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
! {1 J7 _  K  G8 V       　　 染料
8 M8 Y% S) D. ]# N  c3 t: G$ C7 A       　　 中间体
       　　 染料
6 w: _8 [- k0 E, \) u% Q       　　 中间体
   
& c$ H0 _& c- X. h. g: H$ N     
       　　 原水
       　　 7.89
% A) l1 v7 M0 F. N0 f( P       　　 5.00
- N# j9 \" g) n       　　 798
2 Y; y, ?5 u: ^/ E# |1 x! M       　　 810
1 I& \5 p0 G  {* @, J       　　 4050
, o8 P, @8 a1 }  n6 h- ?       　　 3000
! x+ }% h' d4 m       　　 10.95
6 J3 ^* H- x8 e3 C4 u       　　 9.29
, N! i, T3 O8 s' m   
     
       　　 铁床
       　　 出水
0 x6 Q3 J1 d+ k' H, c; z  @: ?       　　 7.93
$ x' a& \2 o4 g: x- Y: V0 _6 `2 F7 O* B       　　 7.36
       　　 786
+ C' y% h. g/ M. v       　　 791
  W" i; R9 z" ~! P       　　 1900
2 P$ i$ U; {! L& d2 b0 I       　　 1000
: ?: i, ^, b% f6 a) H7 Z2 Q       　　 29.08
       　　 19.12
8 y3 ?$ H$ l& o$ V+ ?1 q0 q   
- j" e: y7 w! j- ^4 m     
       　　 去除率(%)
& f5 t  M) b6 S1 n: c1 N( @3 ^        
        
3 S. i* t3 P% F  }6 q7 e; b, G       　　 1.5
       　　 2.3
$ Z+ Y$ g" x6 V  k0 I7 G       　　 53.1
       　　 66.7
        
, m; m/ m' w3 f7 p1 A        
   
5 A- D" B( _, ]0 N3 t     
( U$ P1 z- k+ J. \       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
( l' H# o* y1 Z) w& N       　　 1.79
, h$ ~- a5 T/ v' s" {   
     
5 l4 G5 M/ f, _, R$ u       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
7 T0 N0 q0 y6 Z+ o       　　 89.0
/ ]# n6 `0 W' B. ^5 D       　　 90.6
3 e% H5 n4 Q5 v) O+ t9 {1 G   
# B5 D0 l  `5 P5 O! S' v1 v     
       　　 活性炭罐
/ T; C. |1 i' }, F* }+ Y       　　 出水
+ v9 [6 H) f6 l! V$ f% l- y       　　 8.09
2 L+ D" p& V# a+ A- [- X0 n       　　 141
# v4 t6 o5 J. H       　　 11
       　　 0.22
   
     
4 |5 X9 `  U2 v4 X3 [# k       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
       　　 90.0
& o4 O% Q2 P8 a1 V: z       　　 87.7
6 j3 |' D' ?' E/ r8 M   
4 s- j6 g+ t- s0 ?* W) l+ C     
       　　 总去除率(%)
        
$ ^4 ~! o) e- O; d- `1 D2 Z       　　 84.0
& s( b1 l# R, k7 }2 p5 t       　　 99.6
3 o$ o, m6 S1 L2 o$ D8 n" i8 r       　　 97.6
   
6 {6 Q8 ?0 z( r9 M. Y  
  
  

2 t+ [3 g) m2 I1 a

　　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。
: {5 W3 D, q. [5 T: y- Y# o


  

+ T+ I. L2 A4 B
5 }4 p$ c2 T; b  E1 s0 H5 J# m* @　　 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。
1 B2 P$ X% V$ s1 M; U! \* A
! Z  A7 H; |# x

7 c- L/ `' b. x* L
! ]; o) A3 J- y$ \- W: X4 T6 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。
% q$ I& l* J% \+ b9 x- `3 K

+ Z* }$ V5 I+ C8 `% |& H" Z
$ n, `* C& |  ]: C: p　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；


8 T( u. V, e  w. k. {! a; 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
, ]9 {4 X  @3 j5 U! w+ x+ z1 v  h。

3 U+ B; B. g$ P* v

; E4 @1 x8 X" N
7 Y: X5 [) H5 O% P+ h

4 H! u8 I6 N$ s: p  W


6 ]6 i+ |/ I" @/ P9 L9 g' o" ~
; M8 s7 O3 I3 P$ P% m9 f
0 R' `" t: v, k) X
2 T: J" p: S2 C' `/ v9 W3 X　　
2 ]4 }- C; M3 o" p% H3 {0 }    2.3 混凝脱色系统
) `/ ?2 `  h2 X2 C  I$ c

+ ~+ W" F* f- _1 `  V' ]
" {9 z  I) E$ z1 X+ ], S# @



6 |8 E0 y) z+ G. S. H

　　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。
# g9 G4 I; D3 J% l

7 ^' ^9 t4 W& o' `( j& B
" J# Z, r$ D2 I7 q: D  


  
5 R3 o. A9 f+ |+ i+ h$ {, n
1 f/ z/ L. q9 ~% [  N! A
/ F1 i0 r( I( ?% l# P  w　　 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 ~, y! z( Y8 m1 [! p! S  min。
2 i# b: s: ]& E
: i8 k$ J& N! m
6 |6 r: q- Z7 B! M$ z" H! ^; y
/ S: ]- g: w0 |( X2 K& Y, _　　③电费为0.49 元/t；



/ Q  C% a+ [$ H; I) |2 U( j　　2.1 调节池
$ B* V: R0 d+ [+ x( Z$ s& `3 U- p


  
6 [7 H; Q6 }1 j3 f" m: A# r  `

3 i# K% W3 R6 i6 r1 K- b　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
8 v3 j& Y* z3 @# g2 Y8 {) c

, v/ f4 B% `% d/ [1 ]* }( g! d
　　处理成本为3.51
- ]  Q5 [4 A, d1 w3 Z5 C0 f9 |    元/t，其中：
! y: Z9 M2 Z- K

/ y0 J9 i$ |/ N' [9 v: D/ V
  H- F/ h) m+ {8 o8 V! ^* }7 B　　4 经济分析
! h* c( X2 n$ U6 c7 |
2 K# y8 d8 F8 {, \

　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V
- [1 ~) E; |9 T+ b; O' h' C

3 Q1 @* o: @) E/ c) x/ \
　　2 方案的确定

; R# T8 I" E* P1 A) Y) _7 M7 Q
! _3 B# |( H2 C# {
/ ^# j3 o! d8 ?0 Z8 n# q" c% v　　②人工费为0.27
. D- H, z  V1 I9 s    元/t；
1 [% M+ u8 ]3 x/ c3 D


　　1 原水水质


" S" e( O/ P7 ~9 f4 w" S1 E
　　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。