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。


, w5 V8 S6 a$ ^: T7 L6 T* w



   
3 B- c* J( E+ y5 j+ i# T/ Q

　　 ②问题的探讨

9 E, n  i# Q4 F" D
2 c; J* q8 Y# G
" c) m9 r, U# S3 b0 v2 |' R- w! ?
" d" B& M* N) z/ R+ [  i
& I# p, P0 b- y
0 ~3 @; v- A6 o7 z  k, j/ ?6 g" m　　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 ]( A4 T, i- M



　　2.2 铁床
$ Y. m9 V* b9 F

, r3 Z3 ?, T' x# @$ q. n7 C. H

$ C; B8 T' O- J7 ~

  


4 E) @/ h- c: ^) I6 b2 o) g$ ?3 K
4 K, v* ^( X* J& }8 x+ ?6 b& s
) h  A% ^( j2 `/ F; l3 W
   


　　①折旧费为0.86
" a% a  {/ Q% Z. U1 `$ N' p    元/t；
6 {4 A1 j4 u2 a: W$ A- k
. v9 s1 [" J6 V! ~3 I2 A. U
% p2 ]# Z) A0 T
' Q: a! e6 W2 k! U* d6 o- G% {  
8 o3 |1 o$ c( X. ^! _

5 k  i) s" n/ R& e   


& q2 M/ y1 O) I$ h  
/ O3 I7 @1 G1 ~  n8 X+ H" G/ Y( g6 ?

! b; x" F/ }- ?4 r2 L1 ~  

, L. R1 ~2 L  ~5 O" G# _4 P
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
3 g7 j) P9 ]. J  v( x
9 q  ?0 _1 v5 u0 j
, T. W  r. X) d5 s. u
: E$ l! y; _' Q& Q# q  ^8 h  
$ p) v3 s5 ~, p, r

  
. A7 O: Z$ D' {3 W+ \1 V$ \( x; B

  
; C' [3 a/ H1 a* S1 Y$ X
, N0 [4 N/ R' l* N. N; j
　　
3 w9 X' |" l4 ]+ q    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
$ t* O  O+ f$ ^

  v9 a; ^( d- M0 E2 Z2 E0 F
　　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。
/ Z# |; i$ @! \, f

9 q7 G' n& k! g0 G4 l) p; P
　　④药剂费为1.02
8 I* j- s: F; ~% p5 F6 X; Y    元/t；


) S3 T* d2 n" s, d; r" h
　　 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。
( ~4 {2 ?0 h  N% s+ k# `1 z
4 e& n1 |8 r; ]3 A6 o

# g" H8 _$ }+ p8 g/ l# t) v2 Y　　 当有氧存在时阴极反应如下：
# X: E9 N8 n* G' I! f0 j

9 K9 z; S7 b) u6 j
+ b; N. G) ?; Z4 w! g% o# E　　 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。
# b% G6 y5 ]. G; Y/ V

, w) P" [( ]4 Q$ X4 R& ^7 P
5 u2 |8 r) w! J1 }* r　　
7 J9 X% x( A4 `1 u; t    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
2 ^! Q! G' f" m' F& \    V

* g4 F& j+ x* L; R+ i& W! ~0 B
+ e. Z3 m" d% t& N
2 H7 V' k: q  m9 x3 `　　 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：
: o: R5 r) x5 i0 O
# Z& s( t/ ~; v! q

7 Y2 ?' c- P; i" J7 l& K5 D* ]　　 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。



& t' w( t8 ^" Z( H' u9 c  
9 c6 I' Z6 t3 q6 _

2 z. l: W" P0 I* |



! o1 @! o. |% S; a& c3 U! X　　
    2.5 砂滤罐



  



1 Q; F- x' K! v
0 b" u+ W/ h3 u) U
8 N- O. t3 y+ R! x, e1 c　　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。
- @8 K, q) u2 G

( g! s8 M; H9 L" {1 d) [& u4 P
0 c) C, \3 e' i+ _+ Q8 C　　表1 处理出水检测结果
$ x/ F' W0 F' k  Z1 S! L' A% X( q


　　
# P1 E  P! i" Y, ^( P) {' v% Q# H7 _  X    2.6 活性炭罐

' }  @; D3 A) Y# u, n
7 X" e0 H( n( ?8 n9 d( ?$ {* ^  B
- J, l1 A/ V9 Z/ s　　3 处理效果分析

0 `% u: @0 ~* i& x1 i4 u
7 U0 s( {& y7 J+ x- o$ v
1 \* a3 |2 u6 O  E：
* @+ b; H5 W5 `6 k% k- Y# R  M

  |5 m- M- m: o
0 \5 F! {3 n( p% t9 L/ g+ L  　　1 原水水质
, u) {0 r( V+ T% G. y3 L* c1 W7 G  
! x) z5 h( S, ]# e" C) i　　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。
, a" e  p' U4 c7 R& X6 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。
( ~' Q3 d2 O1 }  　　2 方案的确定
2 S! v& `9 p% l  
3 N: f& i& H* w8 o　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
9 r5 z% R( N& @9 m
. q" K5 ~$ B4 ~& C* u7 u/ a. y. n/ J                           
9 Q. N5 w& S( H7 @
              
      
  z( S8 X* A% p- M6 @5 P

9 {' ?+ I9 }6 t
/ D6 `2 ]9 ~& N
7 q* P. b0 }& i8 u0 F# D* B; `5 Z$ ^0 n  

# F' n6 Y8 K* e
" j' ~; Y' U8 g　　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。
( E( r0 @! ?: E3 ]$ B* t* A
  Z0 d8 w& t* B

& b+ h* A$ v5 F
3 t/ u: h8 C, n8 o% [
6 Z; \1 M6 w! c. Y
' o, s, x3 z9 D8 W" @$ B　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-


, V  S+ m$ Q( K7 n6 q& P* ]3 @
% T# j2 e/ c7 p! J' |6 k  

7 e$ i; H, v, h6 L* @  r4 u7 C
　　
9 b7 p( F. q& X1 @2 U5 u    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
2 S, ?8 O; u. \7 y, Z9 Q- r& e  p' D
7 e3 [/ B7 n8 D' c' l% e* p! z" q
+ r2 q7 q' ^: {6 S
. L0 \# r$ j9 Z0 n; I" w  
% M/ H+ G: t+ U7 ?1 Y, g7 i) g) `  N

  
. s' k6 w+ X6 O
& u1 ~& c0 ]8 e! W% W! J
　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
$ [' m3 R3 E( p& F; C9 d. p


6 m3 Y* K& I5 W: T& Z: |2 x　　
/ U) z  ^. h2 }* F. i% {    2.4 气浮系统
! A# H0 ~' ^0 b. n$ l
6 `6 q. d0 Z; y" W. W7 G' e; n

　　
+ ^) l) H* T' M    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
# Q7 A; ~# `; U$ w$ n& y
5 d1 `. P8 \& \: E/ i2 b

& D! G% _) @2 u7 Y3 i( b& l) i  
# T+ |# h$ `6 V* i8 @" ^5 P


* Z& r) E  f" {$ c0 v+ l　　







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) o* h. {& i6 _# T( D  J
8 y- p$ d* W* |' [
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; ?* e- c7 W: O% `, W& W; G6 n2 C
- g' g% f) A+ k! _! ^9 u& E* F



　　 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
  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。


/ ]( Y1 g# e/ h3 n8 {' N- j& U- M



  
. q) b7 ^: O* c
7 u, v! e* T) {- e
. {% t, d1 T) o( s5 M
( x. Y1 ^1 r) w$ k5 k2 K, q
. \. S; X# n  f0 h/ l! e, @0 p2 F. c
  


0 I  N& T" l) p0 }( b/ m
0 t7 V* |2 {% U+ N5 S　　 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- `" }  J- n$ z0 K9 a( }   
   
  
     
  M! D. l* r9 ~5 @  L4 i       　　 项目
1 ?" R- i7 |; T, m: l       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
4 `' J- |) |" f4 l/ N/ z3 o5 ~     
8 [; I/ n9 `3 _$ P0 m  }3 `       　　 染料
/ }+ p7 G0 L# j       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
0 Q1 L; U' `( I% U: M. {0 w   
     
% ]/ [. y; b3 l+ Y+ t7 ]6 T       　　 原水
( G7 c+ l( N( ~1 S! ^7 Y       　　 7.89
       　　 5.00
# F4 N+ S8 b8 m  V       　　 798
* h% k9 ^) Y# K8 d       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
) L8 u8 Z. z+ {       　　 9.29
0 H# d3 V' b; N% _   
     
       　　 铁床
; N1 D% W6 c! |5 R  ]4 j* L       　　 出水
, j/ C) d/ Z. {; Y0 d" J" X$ A       　　 7.93
       　　 7.36
4 Y! l! z9 a* c* ?' P& ?       　　 786
       　　 791
       　　 1900
. `) ]" |2 \. j) B8 q: e8 U- ]9 X+ u       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
9 O) M" P- s/ e2 ~/ K4 j! b, c   
8 ]7 \* {1 K0 k; G     
       　　 去除率(%)
        
        
       　　 1.5
       　　 2.3
  }0 S; B8 [6 R3 V: F% z1 u       　　 53.1
       　　 66.7
$ p( |# K8 M2 b, L$ K1 m        
        
% ?) I4 j! s8 j( R' o. n3 A# p   
5 c. S( u$ x0 @' O1 h$ f; P     
! S' F# M+ O: M( t2 {7 R3 F       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
% X; `% t, x! ^2 s. X5 ]       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
   
     
4 u: P% J5 O1 z7 a       　　 去除率(%)
7 M: G& `2 n* ?, V, L2 B        
       　　 56.7
# @+ E5 D2 J; ~9 u       　　 89.0
& Q4 a& J* z  b# F" G/ d& F       　　 90.6
3 @- D# [3 m2 H3 V# r/ c   
     
0 ?  W  _7 P9 \! |" A9 j' k       　　 活性炭罐
, `. k+ i+ b8 J* X       　　 出水
! m$ T& ~3 J8 N/ k) l6 C       　　 8.09
       　　 141
; ]2 Q) \8 |9 [3 S2 o# i       　　 11
3 j, v  U0 u! E2 ?9 L       　　 0.22
   
0 ?" Z6 h$ U: i3 V     
       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
       　　 90.0
* x/ ~) W1 O' E6 g9 [+ L       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
! r: W* b2 @$ Q        
       　　 84.0
* o& M0 U+ p6 h1 q3 n       　　 99.6
       　　 97.6
0 D. f2 G) ]( O  e+ V* S3 u   
  
0 S3 @$ [6 _5 ^  
, Y1 v! ^$ u+ a( o; k, @/ |9 X0 K  
5 k5 R$ q" H2 [
! \, Y$ f/ L& A

3 p  z' l1 ?- N6 X' U3 m　　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。

  @" f# d2 R8 N$ y* v7 b  ~' R

9 x$ k4 `, u( }  
# b2 O) x7 S6 \! e- K
% C7 y: F8 V3 z4 u
4 K/ F$ a! o' `& ?2 Q9 W# 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。

  p4 C; ~5 o- s4 N4 P7 P, _

: j7 T0 r/ ?1 I

# V! Q  }+ p6 C3 M
　　 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。

& C7 f# i, H! x) e# U4 T8 e

: u! R* O+ X8 H! U$ K# e( e　　⑤铁炭填料费为0.22
$ x" n, t, s0 t8 L  w    元/t；
: {6 u" F  M" S: o% {/ [



* V! O# C; s4 v. [5 H( z

　　 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
& O; |( ^6 |$ r2 L* D* t5 L  h。


2 U" }- }, c' D
* |$ T! E& [" l# j* h
" ^  i: Q4 W# L6 w$ A

# z6 a' |/ v  O* a# g# p
" ^6 S5 C8 B0 j1 P/ b
9 o1 D3 q5 V) h2 c
3 n9 R) B+ M4 P9 d9 V
- Q- y" Y$ {. c- l5 z% j
- w2 s8 d3 O. u, c2 A; W+ W
  K" o0 U8 y' p& o6 y* [& M　　
    2.3 混凝脱色系统
: ]" c; I3 j0 P

+ v# j+ Y3 Q. D# C; E6 r( B1 H
) O# P+ l& z3 ~3 C; h



3 ]4 j: I# i, ]# y4 U0 w) w
8 L5 y# r: b# n, U) H( v# A
  a$ Q* \4 z7 C! o% J# P0 \, 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。


& O( Q( \* j: c1 B0 y
  


  
5 s4 }) d; c) J& \! q; A
1 ^5 S: p; c6 D0 L6 a* Z2 s9 a' P5 X
　　 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
1 \* ?9 F5 d3 @0 \0 A) C" f  min。

) N) r' d" C) F% s+ m

　　③电费为0.49 元/t；
( o4 ^. x0 T, U) W( J
5 {- b- v3 d! g4 Y. m
) `8 t8 W5 m  E$ f# i
　　2.1 调节池
1 q- y4 h$ c& R2 k* O+ c2 J' \
. i" N4 d; h5 C6 k, s9 Q
3 l: S, W3 |& O6 E3 U5 q/ }
  

3 k$ W! ?/ t4 o: a5 J
　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
* x/ m. [/ @9 q
% ]1 R* s& ~7 F9 }% o; H, r) P

　　处理成本为3.51
. h; i2 _5 U1 G4 m    元/t，其中：



　　4 经济分析
: k/ z2 }4 g) _* o0 B
* _3 Z' S1 @( U- y8 J
, j3 h2 y3 {5 \& T/ m( Z' E! t
　　
8 g" [4 E/ r* l# q) U- q8 N    　　　　E0(H+/H2)=0 V
0 r" Q+ C+ T* _: p- t' I9 L


  M- E2 C) L) H4 I# @5 N　　2 方案的确定
2 E& M& L2 N. |# w% I' I

6 H3 g/ t" S2 r: g
: `4 N3 y: _. L) n　　②人工费为0.27
    元/t；


. {! T4 v1 g/ O4 q: o3 G7 s, S
1 O0 K  |8 i  @　　1 原水水质
( ^% [5 {" J" H, ~8 w, l
( t, l0 [0 r/ ?" w
: ~% |% x" a# h8 Z( I  i! u9 n! Y
　　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。