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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* r* v  P0 C  S8 s7 f0 Z: U7 `
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+ e' Z$ ]1 P; `0 x, D$ i
! ^! i6 v/ V, A! X4 ]; d% i' I9 L
* E$ C" W. A/ I- B& ^: v
   
! H) i/ V: M2 M& T# T( K: ~
. h3 A; K, H+ z( l+ i3 V% `
　　 ②问题的探讨
. o" _/ n1 P$ ]* U
0 x! t7 c# M4 v, @# V; J. M0 `9 [

: t& y1 a) N. d+ p

/ g  M# K( X+ c8 J4 K; v
　　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。

" ]1 k" B* p6 Q& k1 P

2 t' J7 @) q) n0 O  R- q
9 t+ h) m1 |5 i! l1 u& ]% X
5 k! o0 c. c8 X% [" {7 i3 P0 v
9 Y- b% w# x( \1 V　　2.2 铁床
/ ]' P$ E/ A5 z: y$ H0 h7 V0 S
* ?/ S' I! c2 h' t& w# ?# O1 U1 U4 U

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6 s7 ~9 ^6 ?  N$ q) ]! @% q# l  
# N3 ?5 C* R; q* m0 b1 ~0 {" e; f  S5 ~


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2 U8 t1 y1 U# d4 K  N   
1 _! ^% F0 g# M8 `" U  s

% c0 t& G  C+ Q6 ~# x　　①折旧费为0.86
    元/t；
7 ?6 S% m/ M1 V8 ^7 @
4 f) K) }3 C) A' {2 ]4 c
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5 I8 Q0 Q* f# C; v+ Q/ S

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5 g+ V3 `0 l6 V- M) s4 U- |8 u

" U) r" _5 z# K6 f9 K0 e　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期


! X! {# l4 z  o% O8 N
9 _7 l; r, K& \4 J: B  


  
4 l/ W  f$ Z4 v4 ^% ~
: j$ y7 a7 t' D" k: @  l* K
; d0 {9 \4 e9 m& m- P  
- I- y5 B  [: y- e  C0 k# E
) O- H3 U, K  v0 ?! x
　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

8 \6 i5 C8 L& g- s3 U3 H

, H8 \# v6 [  P0 c9 m; z$ W　　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。

6 j. \$ ?0 A# j( z! m1 d

! O% x: e. h9 A! a& ~: d. K　　④药剂费为1.02
0 t- V: a/ ^4 y2 s% o" B    元/t；

' j& [: t  _. Q: p% y
/ }7 \# X# i( w' Z+ j
　　 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。



1 b: h* I7 I7 l. ~6 f7 G　　 当有氧存在时阴极反应如下：


7 A( a3 \; N0 s* @% B9 `
　　 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。
( U3 f- U3 h( p; @6 B7 G


　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
. ?( l7 ~" C( @1 V; l8 J    V



/ \3 d. O- ^5 i" q: _: i9 g　　 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 z+ [* M  C( k# `; ?

; n( T# R; a( p, ^
　　 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
" ]  Q: s- H* o" |8 ^  d，HRT为30 min。
- h2 i: W: A* e! L; D
2 }$ H* a+ U! l+ c

  
$ |* g, u- b" W+ Q+ z8 `$ F, K
: B5 z, C( a( I: f3 v8 G
# J+ W; a2 P* d/ s
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" U! c  n- L8 I* C
# I2 |1 a& q5 F$ B　　
; V$ N$ `7 s* H( |$ Q    2.5 砂滤罐


2 u; w7 }( O* W& i2 W& K
  
8 ]: w8 E6 i" ]. q4 e* p6 }( f; _! H
' d! p1 K: J, j2 }1 k
8 w2 s' }8 }+ |1 h) }% T! G
% k# v; B* r4 u8 l9 D1 p; F9 \
1 J! d- D$ ?7 M& t* c" e0 v/ T
' O3 Y' e) C- C+ J* Q$ c& y- |5 A　　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
8 M& {8 e1 ~( A  `. z2 ~% }; _  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。
8 N! v2 Q: n; N0 x7 i
/ Q8 \5 N& T$ {* C
. C4 F/ u; N/ K6 q' v
, f! e0 F% G4 N: o　　表1 处理出水检测结果
: [9 {# `# O1 u6 W8 C9 J6 X* Y# w


" U" ^# T" \5 ~( p# O* h　　
    2.6 活性炭罐
6 b" l5 @9 [6 ]
! V; X5 v' G, U6 t6 Q

　　3 处理效果分析



：

$ h4 q" Y, z. b) w% \: _, p
2 U$ I7 B# {# J, b2 R8 Q* n
  　　1 原水水质
& n& L, t; S0 a) `6 `3 c  
　　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
  
! Q1 e% V/ @! u  V' v3 g　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

. K0 P, S  W$ w/ Y8 Q; F+ B                           

              
      

9 r% _& h2 l* `$ E' \
- ~3 N2 L+ a# |3 e

2 J9 ?; r, O2 n' h/ |( _) y  

  r' t. i7 E6 {
　　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。
# L$ L0 V- |4 D2 N
3 e5 K# f6 J" |, Y$ J
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5 f: F; u% c0 I) }/ F

# r* D: A# Q7 _( M& ~
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    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
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$ i9 W9 b" [/ V* l& d( ~* t. |    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
  z/ J/ h' x: J6 J4 \- p/ S


" ?! v5 i. t( @: ?+ b9 S  
/ K! F% Z/ z7 V* x

6 ^! G& P6 B2 Q4 _) j! `  


　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
& ^5 d; s5 M, n9 I/ M6 T
. L0 v1 A! {0 B* w6 Q
5 d) m$ o/ S3 C  R. R3 k
0 x# `2 F0 r: K3 |5 v# g2 g　　
* j7 i3 ?8 O  |    2.4 气浮系统
7 t) _: ~1 P+ D  p5 [

; P0 ^1 Y- k, Z. J" s+ c
　　
3 F: @& b& \' T" `% s    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

7 \; e' K' P0 F: f4 T, N/ J5 Z
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. F5 I, u+ x5 B6 I$ b  Z2 d: y/ |
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2 d2 E( F$ s/ ~1 f" l  @; p7 G
( G) l' _  l, l5 Y* F5 d3 a


, n9 J" {0 Q8 h6 H
, Z) C3 z! B9 e" e( W( Y
9 C+ l) p) g" n/ w* G$ F

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; f5 @+ C2 U/ N$ T3 Q# G6 V
/ G' W+ `" g/ z

　　 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
$ P2 m  Z* g* U9 P( E" A/ O  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
, ~# g; @  i/ T9 ^$ P: Y


8 f7 J' i# a' Q+ l; x5 s- ~8 W

8 F9 r) V  ?2 D+ i2 s
0 O( O  r, V# G: u" l) u6 M  


& q4 W" `, n# S9 ^; R$ F


/ w) o4 M( g, N7 b  


8 D5 I' ]9 B$ F
　　 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。
; k" h" D6 e* z0 a


   
   
  
5 h& G6 ^* k' U4 X) H6 c4 B     
! ]7 Z; `& {" M2 C       　　 项目
" T  a. J% {: M  R& T. n1 L       　　 pH值
9 s6 l/ H, B" R9 F$ K& r) a8 w; n       　　 COD(mg/L)
9 x- J; r, B: q7 ^: e4 w* E       　　 色度(倍)
! o7 G+ U& p0 T; F2 k" @9 y; U/ J; ~       　　 苯胺(mg/L)
, P- V: o' j* a7 C+ H. K& S/ \   
     
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
" J( d6 o) M9 G, Y       　　 中间体
       　　 染料
& m+ j3 Y! E/ f2 x5 C) F       　　 中间体
       　　 染料
9 P: ?1 T. b2 {/ q4 B, x       　　 中间体
   
4 W" f" V) F! R" z% X' `# q% l     
. w3 M( h# a- H# z1 A       　　 原水
       　　 7.89
: s6 p: y' ?9 e' f& l$ q6 Q       　　 5.00
1 w2 |- i$ C4 m" T       　　 798
       　　 810
3 u8 D- J3 Z  U) @4 ^       　　 4050
       　　 3000
& o" ?6 ~# ?, D/ F0 U' g       　　 10.95
( g% R6 v5 }6 h* Y: ~: _       　　 9.29
3 X8 W- R, H0 c* t- c# z   
& a9 Y& R; D" ]5 V% K     
       　　 铁床
       　　 出水
6 r$ ^# H2 V& H( _2 X1 o( a' ]       　　 7.93
       　　 7.36
       　　 786
1 z; O+ \! ^# _7 l- t. a$ n       　　 791
       　　 1900
1 S& I( i. v) L: r       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
8 F, ]0 R% Q; B9 C7 x   
! U$ V8 m: D& [     
0 f  b) u5 V$ ?7 k% A- c% R       　　 去除率(%)
        
' e; x8 u2 S/ D9 w$ T; ?        
       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
' [2 X+ w" b0 H       　　 66.7
4 N! a3 |: ?+ E# J# f3 n$ u        
8 o- h, L. |! A& j: m+ O        
9 i3 h5 T: c) J3 l" S   
     
+ q$ q0 }' q( i  D5 Y       　　 气浮池
9 r- d% D* O9 J0 x0 S8 \$ g/ V* m       　　 出水
       　　 7.56
0 p1 c) k6 ?7 j5 _" |1 L  ^1 C       　　 340
3 ]6 N$ q5 _5 B       　　 110
. G0 u' `% ]2 J: i7 ?       　　 1.79
$ n# M! L# V: m$ _  h4 U/ B- N   
+ a1 q- ~0 K0 {3 B( N8 H3 K. i     
       　　 去除率(%)
; V: Y# l6 p- {. F- `0 \- k        
       　　 56.7
6 ?' n9 ^+ v" j* L: f       　　 89.0
       　　 90.6
   
     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
% Q' d7 |. N3 i9 E       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
  E; g/ N! b4 J% d% [4 G; V, r/ h       　　 0.22
- J0 I$ b: h' O3 ?   
! ^+ j9 r/ h. A+ H, ]3 d     
6 ^& \1 Y! Q- c+ w9 W       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
       　　 90.0
       　　 87.7
   
     
+ z0 M/ z0 H0 c$ j       　　 总去除率(%)
! t5 j; k# O- Z8 n7 M3 O% N        
       　　 84.0
; D: H6 d( ], i: ^  ~       　　 99.6
       　　 97.6
   
  r) f' l. m% s( T' U5 D+ P  
  
  

2 E, r8 q: Z* _8 ^% S, I+ d
) C, b/ _) l1 z  S2 d
3 a/ U1 P. @& ]8 s3 L  d　　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。

2 d3 H* N5 R; ^" }

$ S8 k! o3 h2 F  
" y2 r5 m9 t/ Z. V

　　 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。
8 O9 ~: l% [4 y* I
8 V' z% l: g* M( m( W
5 F) r( N) j0 X6 c



　　 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。
8 ~+ c2 Z% {- j; E" ]; e# O; d( L


　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
: |  Q0 x: W( R5 G9 }) x2 k
- n  |" O& d/ z: n

6 _! a/ Q  X: [, G  {


　　 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。
2 O. ?& C4 j' W3 L; O" w
  ^1 R/ B& W) v+ i+ l
4 W2 W  R% f( a' J$ n+ h
. }) M8 `& }! T8 ^  i  f1 ]6 Z& i
% z0 y  i& X+ f. D4 H4 c4 p: C


' N4 z. `4 N7 K



! M3 P- i. Q  m# o
5 C: A9 z; \. C+ c' f　　
    2.3 混凝脱色系统
: m( @* y8 g) f; [* u0 t+ O' A. y



, ~# O) Q* r; ?2 r$ D% t
9 _0 X9 Q4 E6 \7 V6 L


; _5 i, J1 y  [& B7 c& T5 }
　　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。


% E5 b; D( B  x# }: d% H' a
7 \2 `4 l6 _. N& H8 z  
- k5 P1 S# \( _% _+ o4 ^. M$ [/ r

# }( V' g4 v) }+ n8 J" L  
* L, \1 f0 t$ W0 j5 z' v
) u& ^- p( T+ r
. q& Y+ z7 }: C　　 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
8 u2 G: v( F# w! h7 t+ w6 z  min。
0 g7 U6 u; I" p: D" r8 a

. n* p5 `) k) ]$ ]
　　③电费为0.49 元/t；
9 }5 X( s. x5 |5 i. h
, F6 F% j3 j$ Q$ \% W' l" y& C( }4 J

　　2.1 调节池
7 v' D& r3 s" E* k; t, l# g
# f- N+ y) G# X1 T. ?
( g5 H# s) {2 ^1 r6 Z! P
0 U; \+ U1 c1 i3 ]  
; t0 o% a0 r7 u' ^

　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O



　　处理成本为3.51
- t; f& P& T) `% X0 ?" Y2 K    元/t，其中：
" C0 ]9 a- I* D4 \" ]
, q3 [6 F- b5 |0 C# |+ _
/ v8 p% D9 K/ H# e1 ]1 i* T
　　4 经济分析

/ T3 {$ B% x( h. C) j

) x7 ~- s8 i0 q　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V
9 r  u0 L3 x; o


　　2 方案的确定

  Z  i6 S0 `; Y4 C! C

) D% R" q, ^+ ]0 Z3 _　　②人工费为0.27
7 q$ G% t$ u2 R$ Q/ `; y# `$ n. T    元/t；


8 j- A0 n! `8 q: n) R2 J
1 [0 m* [3 k; i* u　　1 原水水质


) T0 d) |" @& w7 l; x# s
　　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。