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。



7 n3 |) ~5 d, U% r' v1 u% @


# Q( _) B, m0 ?( O/ C   
8 M; |3 z3 h) {4 w

　　 ②问题的探讨

5 R8 _7 L9 A5 b7 o
8 c9 C* \' r5 f
& C3 d0 z7 M- ]; l- A3 O$ d
4 i  j8 _- j7 {- z4 g6 h; c* r" s
; s2 u. r5 k9 x. \" a
　　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。
5 J$ W" s  f" `) w

* M  k: h, l, M9 H: n1 _; R. i



# }3 v! @; l( ]0 `% @　　2.2 铁床



; |7 N% d- N0 m: i7 F) O& D6 x
% C. u3 e* U( o2 ?4 ^

  
! O2 z. S7 D* ~1 c# |, f

3 o1 \9 `. o: w/ N* u+ {
* C# `8 Z5 q- }" L3 ~2 s! W
4 Y' V8 s4 }, Z; O" e! x& _
   
+ U8 Y6 p1 V! P4 l" y1 b7 K+ R3 H
' W- P0 N3 W( W9 O4 f
) s# Z, B# b6 O3 W7 r9 o　　①折旧费为0.86
: b, K# _' u: p  g1 t% _! U3 V    元/t；


8 @( z, D$ K% B7 f& \* _
  
7 l& q, J- b& ], G& B- \

   

1 R1 l( l+ V# I4 V$ w  s
& U% n' j! x" X/ Y: q  


  Q6 }8 h! @$ ], ^! h* @4 R2 Q. ?  
7 N6 V2 D! h* q, g9 ?* V2 G# L" J
  }$ R' X2 A7 H5 F( L
- j7 [* `2 G" I( R& m　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期


3 D" \) I5 e9 y6 \6 I8 V
/ R" m( e# ~, K. c  
- r# b# \" N4 q, t8 B0 J* R, O7 y- ^

5 I* E. J/ H+ O( H  
+ X8 c+ d1 k' P

  

0 L" ]4 q0 w% h% O" w
+ e7 \' {8 |  x5 Z  Z$ D  v* T　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)


- |# J, i7 s, r" k" G
1 [- }- B$ G/ t$ s7 p5 M) q3 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。


/ L5 L8 h9 j8 v. n6 a$ I
4 i8 L5 s: x' N/ [( _7 {* T　　④药剂费为1.02
) L/ O5 j/ w, B. a. _    元/t；

: h% L/ t0 |6 z4 N. m0 x, w+ z
2 Y3 y; J8 @7 h9 D1 z
　　 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。

5 ?7 D( r5 I( P# Z9 |

　　 当有氧存在时阴极反应如下：


3 {& D) r- R5 g' \7 c
　　 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。
0 J1 L. r: U* l1 V9 m
6 f7 }; B! y; _' B# g$ \3 ~* s* Y

* j3 w( b+ N/ i" I: M8 {8 E  C* F　　
; p  W$ M5 P# d# O8 d% h    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V
$ B2 X0 }3 u5 \
# w' t, S! G& m
, u1 ]8 i( M# W+ Y1 o
　　 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：


0 p( P' v# P3 N& q
　　 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
" A# Y+ d# L) ~& V) D" e3 [& Q  d，HRT为30 min。
8 [, H; E, |+ T8 z1 D, X
7 a: G/ W8 U8 Q) {

! R1 t. U4 L6 N  _- w3 V  
9 }1 a3 M. G0 R" e





* P! U; n' b. M) ?) t% B* Z　　
    2.5 砂滤罐


. R6 e. U* t- N# O* E, B
  
8 o2 l& j& o/ S* J" Q4 k
, k( {- r5 m9 s/ h2 Y4 Y2 J

; Z# a6 N8 }, O' M7 ^. A, a' \# u

/ a' y7 X: F/ j# L3 r　　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
2 x% l! B  _& }+ A8 t. m& |: ?  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。
% Z/ ^; T$ D6 b- T9 H

( p8 L, m& L( @- C! H
; P' Z0 J4 e3 z5 d1 D8 ~+ [　　表1 处理出水检测结果

  {  V- w- R& z, C

% K2 X. m* \6 F　　
4 E) G4 c% ^& T# B' }% V    2.6 活性炭罐
/ r2 y6 x7 Q  q' T; v5 n% ]
; r. `4 a% E6 j7 p) i3 g3 Z& A6 K

0 W+ z9 X) x1 e* O0 S　　3 处理效果分析

4 X. X8 M8 i3 k. h. G+ M
/ W, c7 _/ Q' F* L7 e% ^
( Q1 F& C. `" H7 s* Z! ~：
/ Q3 g5 W' X2 A6 u; ?2 K  {- {

+ V  k3 k* r2 x2 r$ r  k
  　　1 原水水质
9 g7 Z3 L6 ^8 v, S( |& }; ]% t  
　　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
  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

                           
* }. c7 a) \* D1 d" H$ \
              
; C" K( {' I* r! `      
6 b. [2 p" @8 Y: D
9 n; W* C' R* Y


  


$ [6 }. H% Q% j1 D' U" o- B0 [; ]　　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。
' k+ V9 o8 G9 p: z



8 e6 |# q" P4 E1 [  Y/ _. f

  z* U& M9 K  J0 Y9 V) o8 V　　
1 r9 B/ s9 P: I) f, [$ M9 M* {    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

( g: O  \# N$ R2 r' w2 j

  
! E  R5 F7 ?( ?7 b9 h8 F

  E* n% l/ q6 J2 L3 {+ [  m　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
6 V+ m) Z5 M3 j9 ~


" V! R. d! K2 g! C; U; N, d# F  

2 H. M3 K: N# r. c( F3 c, q2 q
  


8 V5 B' C7 r  V5 j1 r/ N　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
5 p! R+ \; I9 i# G& ]. o
: R: ?3 ]% T$ K' G
7 Q& {7 |7 L8 j$ _8 `
% O* b" }; E4 P* }/ W　　
8 p" O7 r4 ?" d9 s& [! ^2 x7 g# x& H9 {    2.4 气浮系统
, R' h5 \$ e+ `. N5 f1 [


* }( X# }! p$ Z6 r　　
. ?& {5 W, G* n2 C    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
/ w2 L# A: n' \" m: G5 P0 Q% i

- X( g8 P: @% z6 Y1 R& ~5 ]: k
* |! w% x- V& |: @$ o3 ]% S% U  


) g( W! V1 J- n  N: ^  s
8 H9 u: [% t6 q& Z( A) w0 p　　
8 a6 l( H' {0 h* M( z
$ |6 T$ D9 j' C; \' q& h

) J; M, w) y- g* b8 J, Q


# r* [0 o( U. O9 P; s. _& m0 Y
5 G( v! h0 i) I, P' V/ H

6 F' }! K3 ]6 k& U/ N9 b! S
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/ b' [7 L& U: G


) @! D7 u2 U8 I% @5 @

　　 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。
$ r: a$ o, P4 b1 V& p
$ N& r% ?) c1 S5 B; n: j' U# f
! R" {0 Z# ?$ Q5 Q" e7 K5 y8 |/ w


5 F" [- \) B/ z8 I" U
$ d# z+ f( }, I+ m! e! j* }  

! K. b/ S/ _8 G4 K7 A- r) I3 a
& N/ M9 U) ?, j. p  M  o

6 g$ p4 {: ^, t
  



) G5 |) K+ C) i( v　　 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。
% m( p) W4 e. W$ F/ x
; N( g/ A& G) `3 o
+ M  ]6 V6 `: Q: @/ t- r+ A; Y
( U& o- V4 M# c4 L$ r   
   
  
     
       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
     
       　　 染料
) t1 L$ }2 e! b+ B8 O0 e) Q1 \       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
% o% U+ R/ v% Y( v6 U+ T1 i       　　 中间体
( s4 ~7 Q" v5 I* J3 X# L9 K       　　 染料
% j) c8 [* }( G- k! |       　　 中间体
  m" ^. |' c8 X6 X$ A   
" C& _! v6 s+ ?. s$ F* U     
       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
       　　 4050
" W* y" y$ ]. Z# m+ H+ |       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
5 }$ m% ]" J$ m6 e   
     
       　　 铁床
       　　 出水
, J  j# b9 A; \( x9 o3 V       　　 7.93
" t1 G- F8 O9 S6 \0 G1 k) ^       　　 7.36
+ j6 ^& a3 c# _# l       　　 786
       　　 791
. [% a% Y/ m& A" g4 V       　　 1900
+ Z2 C) y4 K* K3 `       　　 1000
       　　 29.08
* a2 b( ~! p6 N, j. X, z       　　 19.12
6 I4 |5 q6 l  R( t, {2 u( \  o7 x   
     
9 g4 u* Y& t. f& }6 [% c) Z4 T7 h       　　 去除率(%)
        
        
! M$ g: J+ R9 X7 g* u7 S! a# H       　　 1.5
       　　 2.3
2 W1 u3 e- e3 R$ q       　　 53.1
       　　 66.7
1 g0 q" c# v2 k  I7 R% H5 w( S6 M+ X/ L        
3 X! j+ f, r- }6 X4 ^3 k0 d, j0 a  ^        
   
, g9 p' R# G% s7 x0 d/ U     
       　　 气浮池
. B& H, q% M1 q4 k7 y/ y5 I       　　 出水
4 r# T- u& I3 Y1 ]       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
* `) m7 U" F2 D* K2 A       　　 1.79
8 k* L& T1 N9 x9 C6 c- q/ t6 K   
     
       　　 去除率(%)
        
) b/ m. M5 z1 ^6 Y) N' p       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
   
     
7 r2 t( o+ C0 U5 J- q+ Q% N* H. o       　　 活性炭罐
1 x! H  _" q4 \; K( r       　　 出水
- T/ V9 c/ j/ r$ R* Q; Y       　　 8.09
0 F4 Y0 O- H- H       　　 141
       　　 11
       　　 0.22
  A. s. [5 N/ s6 L9 l   
     
1 g9 M, s7 ^: M8 d       　　 去除率(%)
        
0 p+ i" ^  ~' M8 S4 |- u       　　 58.5
6 A& ?9 g, O3 t5 ~/ H       　　 90.0
; I! Y- `, E! u5 U" S3 I# O' }       　　 87.7
* H  }. K' X0 \- W+ x, B   
% P9 C1 a  O7 V5 w% _: C# }     
       　　 总去除率(%)
        
( K8 X- z) W& Z9 Z       　　 84.0
       　　 99.6
+ k  N( h. ]0 J" c       　　 97.6
   
  
$ [0 m2 g# d# a! ^1 [% J3 @* ^" t  
  

0 V" C% @# [+ `) \& J* h

　　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。
0 b/ M  O+ V, i) B( h8 r1 D


  


　　 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。
# S. p% [0 f# @, B# v$ T- X
3 P0 H/ l: j: F; j; l$ g
5 Q. T- I- \6 i* U3 h2 [' o& x
* f- {! Y! ^1 x
7 [, n- }0 |( D* R% h6 r! O
2 D2 i; L7 A7 S4 S+ f
　　 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 q' }& k, }1 L
+ ^* f8 H! |' Q, C- b0 ]
8 [7 G9 I" c" B* m3 c　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；

1 |0 f' @& P. p) b$ [4 j* y

8 A# @- e* @. {1 A! U8 t  S


　　 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
$ M7 \  P# `4 Y  h。
. v( c9 O: l5 t# E: E4 b& e4 B

! Z' E4 E5 X/ S7 [  ]
/ e# N% q) h, @. t, h' r' H





9 g$ x, N" V9 A) w; F. g1 A
! P% m# Y0 {  C. H5 q6 o5 R

, y5 B  V; \0 d" s　　
7 J  [) a, v) q* m7 t: k    2.3 混凝脱色系统
$ V& v& Z% \3 N% Y& P* A- [% g

8 D4 [# X! C  A7 k/ O
: H( G6 v& N2 U

( |4 K) _% y& H  _: B1 N
( K/ `& V7 }( V

' _, E# [0 l/ r8 o' D0 A1 o  R! {* o
7 J2 [6 [& E- u$ r, C3 R6 U% m, O　　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。
2 y& N" d: m& A; T


  
9 A0 ~# W# K. h+ r9 [
. G" Z; K; [0 k( p/ Z
  


　　 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。
8 [" L! I4 r! W8 n" |: p
/ G9 z* x6 Q3 f' B9 M
; d/ L% z2 ~* H2 `5 [
　　③电费为0.49 元/t；

; Q" x; i* o0 _  w$ O, Z: }

　　2.1 调节池



  
/ u/ X4 i, M; `9 i  u/ P6 @

$ ~( s( i4 l+ }" ~7 j3 V9 u　　
  b( i, `. m1 i( F    　　　　O2+4H++4e=H2O


; f3 B( Y- o8 B( w
, G4 z% F! ^+ ?; ?　　处理成本为3.51
8 w+ {2 z  y+ Z) \8 A/ _% k    元/t，其中：


+ u$ D# ]. Q8 ?  Z7 C
2 e3 ~  S) a" @; P3 j　　4 经济分析
& Z1 e6 k& T0 G; G

* W  H2 u8 F. H8 l  r9 S( T
　　
& a; s( S. e! d; e9 {4 [4 x' C    　　　　E0(H+/H2)=0 V


$ l+ {! T; l8 O# W
& P! j$ f; c- r% Q: C; \* \9 Y( |! {　　2 方案的确定
; ~, R9 D9 j: J
2 s0 i  {' p' S! _5 M5 G

' F  b4 ?2 g' b2 N+ L( D) V( x　　②人工费为0.27
    元/t；



　　1 原水水质
) u6 _5 z+ \# @
2 Y  p3 A4 x% O) k9 n7 O

' C( |9 D4 H. I5 H0 r# p　　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。