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。
# T% n0 \: Y! B' K9 |$ }
+ ?0 r) V9 j  \3 W: t- [. m0 |9 w
: P6 B0 w* ~4 I" Q9 k, x
! J* n+ E# _% J, q
8 x& S  R" C2 g& u1 D9 J1 w9 j
" p! i( W/ Y, J' G
; Y, k1 h2 p1 c' W& p   
( p# V, D8 A0 j

　　 ②问题的探讨
/ W2 n! V4 V+ b2 ^3 a, Q/ M9 g
8 A" O# {3 C' }: z! {2 A- B


) ~  o. y+ |8 c% [' y5 i. m
# |" H$ T9 W( g* t
　　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。
3 S0 q$ P. ^1 g

- f1 [. g% B6 V2 |
5 b4 l+ O9 w" y3 ?/ K) P


. J' J2 G4 f5 a3 i/ k- y- ?　　2.2 铁床



6 [+ `% F& b( \0 U$ o1 S
4 y' F, `; r2 Y, o0 b. c
( w" `$ w6 T. e; \9 x
7 [" K! g, T1 E' d  

& R4 W9 ?. E' o- Y6 J

0 e! @. z/ o" _/ q4 c

   
- ]( t  G3 b9 z, {
' K: Y+ b) @: |: G+ d* q* _
　　①折旧费为0.86
    元/t；
8 S1 f" e) j9 \


  
% s) s6 |1 d1 s6 f4 R! F2 F

   

, _) `: `& b' _/ D- w9 u0 S
5 p6 A, z2 F: h: m, y1 j' B  

$ T9 ?, T. |4 ]; `5 \
  
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$ E- a* i. L. Q. p* |
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
' D8 Q+ R: p: Q5 [
8 [, @. S# q0 |3 I% n
0 b% Q# z9 O. {, Y2 C% @
) [6 g! x; s5 o. G2 e2 a+ Y( o; X  


# \0 |) ?. T* }  

2 m  {6 j6 Z, U4 m, z6 @1 A' q. r/ R
  
' P( f. }+ _; [& O! M

7 H, x* r4 s( g/ P2 a' x% L2 r　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

  x8 c' ]+ H. O& E4 I0 {
& K  a, K% r" K5 D7 y
　　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
8 c; J, ]* c1 ]* |1 b& G7 w    元/t；

: ~& X: ~2 i/ h, @& P$ G2 G: S

　　 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。

' a& O" e+ q* w" ]5 e! O8 \" F  H+ y
+ {& k1 X9 G6 F+ H- u: X0 U
　　 当有氧存在时阴极反应如下：
6 w- X! r$ w$ H8 B. Y
6 y; Z" d6 L* T5 h" F

  t" }' m+ l9 I* S8 |" z　　 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。
" W' S9 m  M8 u' V, y$ M( I
: L6 U: N' p# t

　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
! i3 x5 l' d. w) V0 z7 S. d    V


7 t6 i4 c. b* |4 ]; j$ U  F- Q
　　 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：



% o9 e4 z! t' k3 b1 g- O9 J, _　　 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。


. q8 I; `: H# R. Q: C. Q4 o  X; I* c
6 h9 {4 Q* Q' K$ Y: G8 o  z  
* x8 L4 y( B; N* g0 [. t





　　
4 L7 y; p  u) p3 o' k    2.5 砂滤罐
$ a3 l# r+ J: s, \- Z


; K! X9 X' C8 |; v+ ]  
/ s8 }- @( r. F/ s
0 s% G0 Z! L+ \3 P# |
6 w- I7 \( F$ ~$ U
2 W  a8 Z' m6 K3 N: ?6 \  N

2 b2 i1 q" t+ |　　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。

+ b) b2 p2 i$ G% h3 R
6 j6 S- e. F1 Y8 B+ u# |5 e3 T
- v- s2 y- s9 E) O　　表1 处理出水检测结果
! J8 q' @+ D6 _+ n

! g# b$ V; U2 Y1 z% z; O3 E
　　
    2.6 活性炭罐
  q4 F- r) e0 Q; m3 P+ I. y6 A
6 v1 P3 y* x1 k* u4 p. n+ R

: B: ]: `$ q! p0 j* X1 t　　3 处理效果分析


2 F& X1 {$ l( l5 A- [2 z
：

+ y" S0 X! P  q5 U4 T( `0 w# |

  　　1 原水水质
" u$ x; j7 t' {  
+ _0 E+ j* ?! n; A& h" [　　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 I5 V& j0 [: t1 |　　 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 B9 A! g: c" h$ S: q( k  　　2 方案的确定
% @+ Z; `2 H& p' G( `4 Q* {: \  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
) c8 ?) D' F  v) s
% w4 q' X$ Y4 y+ N                           

1 X5 K3 y! |  D; y- Q3 C! A              
      




: O' u1 R9 |: T' o: p/ p+ o  
6 {3 E5 R: S$ U* i; ?4 j+ ~

  j. A: P+ g; ]: 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。



6 b8 G) B7 A! p- [$ q( a& ^


　　
2 H" H* I+ u6 f5 D' d9 l9 Z    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

  @4 ~6 i0 S. i; b' a' r. E
6 ?. m4 E, t" a, a: B4 ]
7 y5 R: [3 W5 p$ j  


　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)



6 O+ H. o6 E8 `" ]! M% u  
8 p# z$ ^1 s5 P$ |- |/ \$ c1 R' z
1 W  U$ U* W- T3 j
& ^; {% }( ^6 a# q  
: D$ [: E" C7 @- m
, X: C7 ~7 L! Q4 B  _. I
2 J1 m6 D* s1 A3 x8 s  s& ]; a　　⑥活性炭填料费为 0.65
0 I4 V4 |/ C" m7 [: _    元/t。
7 T$ k6 b* a5 u& L. r" d

  Q5 U, ]; K' l
　　
  s* `3 a: c/ f8 b5 U7 w    2.4 气浮系统

$ E# n1 z8 @6 @' `$ C  o4 G
+ @0 x. K# x' n7 T( i2 @
　　
% d4 Z* x4 q1 y    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V



" L. Q% a1 ]4 X  
# P' B. x7 z9 r# h+ z
0 ?/ y+ M+ L, p! t
, S5 ~' s  J& \3 l% @8 |5 \3 |
　　
3 H" z* R$ R0 k


, ]2 N' _% r0 m# O





9 M- P+ i. U. S; T- Y
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, S" d' c- t! a9 P8 G" a; I) J9 E
% v7 x6 P* b& q
$ I, C! g2 z+ z$ P6 N# N9 @0 c: O0 W$ J
+ D6 e) V4 }* _) U7 |
$ i' o1 s# F" w& |# U" Z! V　　 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。
$ C8 z" @. g" o% {- L

0 W- l: H& \' u% k. c
% h- R& E3 \+ W! v( O7 W
6 F8 k" X) w+ [( {0 }) r) ?1 y/ g

& s7 X+ y( T8 s5 x! _5 s/ ~  

4 `  E  ^: S' `" v4 w% ?
; U* n0 I% a6 `! b


  
0 S* B( s/ M  }


　　 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
, R, R- F3 _7 ~  m，HRT为40 min。


3 T9 L0 W2 R( ?' K) i/ u
   
4 J9 H' G- k5 r1 P" H5 u   
  
     
) m9 S/ J: ~' }       　　 项目
       　　 pH值
. t( Z. ^+ y) C6 N2 S3 l7 V2 a       　　 COD(mg/L)
; g0 ~5 N8 I4 s6 L       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
! g9 W- @1 i0 ]1 y9 a  \   
( G4 d) x6 T2 H8 m& ^: u     
9 o# P' k" W3 L, G- A% @9 b       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
6 \; a% h! U4 ]       　　 中间体
1 u; I% g* Y4 b) R, O1 b" S' @       　　 染料
5 z* G, \  M& _( j6 V: v9 f. f       　　 中间体
       　　 染料
5 D9 c8 I0 p! J5 {8 m1 o# V. P6 n       　　 中间体
   
3 b- \, y, \/ o8 s6 n% g     
4 m) m2 S/ @' g9 l! O( s/ `$ ], f       　　 原水
5 `$ h2 J; C0 }0 @7 R       　　 7.89
% M& A, C. r% d       　　 5.00
$ u! u; \( e$ x# W       　　 798
       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
+ M9 _( o( I  B8 [       　　 10.95
       　　 9.29
   
7 L, {) h( z/ P$ H7 K     
       　　 铁床
4 y! d$ T: m4 F  t. Y( ^       　　 出水
) S* \# z* `1 A& s/ a       　　 7.93
       　　 7.36
- U. A8 n! a0 L4 D% U  b' W       　　 786
! b# Z( {+ B4 `' X9 |- \6 v$ @       　　 791
       　　 1900
+ e) f( i8 Y. }5 o4 k  i% b$ k" {* m       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
   
& p4 t4 r: p6 o  K6 n     
8 |- A9 S: ]! h9 C* J! g       　　 去除率(%)
) g3 \# n* _' D- c        
9 }! w+ g: K# ]! L1 P. l        
  l' C; h" O( [1 ~8 D  _( k       　　 1.5
* i( \' B8 R' t       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
        
& w1 \1 o: g+ e4 \, r8 G" N. z; g        
   
     
! C! {& v3 d" V       　　 气浮池
8 w2 @8 p$ a' z8 E6 b0 e) v3 _$ \       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
5 w( O  r; Z6 }  o7 Q       　　 110
5 v: A6 O( E1 C/ [7 W9 H       　　 1.79
   
     
       　　 去除率(%)
        
9 I, Y6 j8 S! g" f       　　 56.7
6 n: e" o: Q. d' Z. O9 p! L       　　 89.0
/ W6 a8 J! J; _$ N" }: g       　　 90.6
   
     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
* w1 V5 O' o, Z# S, [; v       　　 141
; d0 m8 _4 w! L' h5 ]" w       　　 11
       　　 0.22
   
% }+ _7 v8 L" C, Q2 k/ |* ?     
       　　 去除率(%)
! i, M6 ]6 A) y% ]2 ]        
, S) h- a- w9 q( [7 w) p5 d       　　 58.5
       　　 90.0
+ j( L2 c2 H2 |$ R* B2 E5 x. E6 G       　　 87.7
  s7 @/ i7 l5 K- K1 ?) u2 D; ^   
     
) I8 x+ k# |: O- T5 D       　　 总去除率(%)
        
9 _- g8 X% ?6 h0 r       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
; Z' s/ a, _0 z: I! a1 v- \8 K3 ?   
  
  
  
  R. q7 C% h* G+ {6 Z

6 l! h$ Q1 B9 X9 }  n
　　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。

- V$ m  s- o  O. c7 ?
3 Y, V" c$ ^7 Z# p- H4 O
  


9 M* E* u; o% d4 n' X2 ]# ]　　 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。

' k3 k& [) _. t$ \* R3 G# n' R
0 P# [8 D, w9 Z% E; J+ C: Y7 V
, W: R2 N$ @6 m0 f  O9 |0 ]

! e- e! E. |) X$ e* d+ `6 U/ @" ?
　　 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。
" A1 n; T6 _0 v2 Y* D# m& o- ^


　　⑤铁炭填料费为0.22
9 _- t; R4 A1 B* J8 z: ?    元/t；
1 Z- l$ S4 e( P% @% p/ H4 u0 h
: O% r7 a9 i2 b5 t7 g
% R/ O+ i: e. _6 \; x; F+ Z; h
, E6 F+ @4 U" Y2 @$ ~
! i" ]1 T3 c* e4 Q4 N6 {
6 F5 K3 H# W/ x8 a
　　 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。
0 E9 K. p. F- S3 M9 n8 s
3 S1 Q  X* O9 D7 G$ U' z) w









7 s, s+ G( q* Y( G
　　
    2.3 混凝脱色系统

5 C- N3 y) o3 m% T& D
4 Z! n' w, L" s9 f7 Q- {6 Z



" s! k6 u' M  t+ }/ F


　　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。

  h" }. ?' t6 i2 F

" c; g  F  y( U8 M! b  


  
4 h4 v/ Q, Q3 H2 }9 P; u4 B6 F

　　 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
  min。
9 ^3 Z7 ^# Q# t+ D7 `, g/ k+ M
8 p! `. ?! [* w# o; g1 T3 u

　　③电费为0.49 元/t；

9 [6 M4 h, T* ~1 n/ ^. b

* U7 p+ D2 }  @　　2.1 调节池



9 `9 R/ F6 l# d  p; r/ n3 _  


7 a/ C- q" Z7 }3 n' S  p" r　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
! t; A3 x& j9 K: q1 |" ?

+ M- F# q) u3 L+ U! g
  l& |; B, Q, y: D3 W, d4 G7 V1 g　　处理成本为3.51
    元/t，其中：
% o) ~  x* ~, y* Z


, R; s( l9 K" }- g* r6 @; R/ }　　4 经济分析

" j# z$ F8 d8 [- N" I' S: O

3 l, i- q- l& Y# z　　
& P2 z2 z% {# f) P- @7 s. j    　　　　E0(H+/H2)=0 V



　　2 方案的确定
8 F6 X+ n3 w* y) S& i' P

' L! z: u2 X" {
- W$ ?/ ]1 i& G- O& e, z, ?  N& s　　②人工费为0.27
' y1 `, E! e2 [3 S8 K1 d    元/t；
" l8 `6 Y4 p9 U

! b& U4 p1 P% p9 b
8 P" ~7 c9 u/ P) [, X/ R  V　　1 原水水质

; ?9 u( p, K. L% `% {# \

　　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。