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。
  l* [4 i4 A% Z# [



0 m8 S. o3 L+ J2 u$ _% r# ]

9 g9 x; m: Q: ^' I! {: h7 s% x   

- E" d& I  `5 H6 @0 k3 I4 _3 L& M
　　 ②问题的探讨
7 X8 X+ b  y1 ^
" R$ r. [- n- u! J

1 @3 }) E/ J* ]" T+ C  Y

# P1 I) [: T- Y3 g, g
　　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。

  l- E; C# U- ^6 n7 @4 I3 V9 @


6 `: B) e. g. }4 Y

　　2.2 铁床

  \; B1 Y* q1 b# J5 P- ~+ D

  r: g4 F+ q. ~3 V! w: X

3 \& e: i/ s8 w9 Z3 e  q3 h, C
0 f& j+ v) d8 L4 y$ v5 Y  
0 M0 h+ i4 `$ u7 @) E; p1 s/ h! G
- j! \) G$ A9 B4 G4 f# C& x- `

- o( K# c5 E* t8 x1 C' g

   

, {# ^0 }5 [' o# M( V/ U+ W
4 b& g$ r- ^9 a) {  h6 N　　①折旧费为0.86
    元/t；
$ C8 A2 O, q0 V/ i. ~- V
6 q  @" G5 ?* Q& ~
7 m; k- B/ f/ w: O! P9 Z# m
  
! b8 I7 s% ^  ~  B$ o7 l) K9 U

$ k# S: B# J/ {0 p0 m. d1 t$ W   
, S2 e( m. ?7 A) i

8 U; P1 ~4 x& q: K: Q8 t  
5 w, M( p- ?: {9 h$ y5 |$ a

  
/ J8 b  a5 C% k
: U: w7 S7 p. ^- a! n
, ^. P; X% w3 z/ @  j6 p0 |0 g: T& y$ t　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

, y( ]7 f) j; A0 a# n
/ J7 \1 B, p( ^, [% Q1 A# x! F
  
- o7 Y) }1 w3 J

  
" Q# C2 u; h" R6 ]& G6 f& z/ N

" p( a" V2 _. P( j  
: U0 ]* x  S3 T# O: G
/ y$ F* R0 w- ^3 b+ B  D' j; V
/ k" W  G7 I) y, L9 u% h, G　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
2 |: T2 Q" x4 C) R$ m
2 m) @" ~( C& _9 U# ?/ @# ~
" ~6 z! U/ v6 y6 R# w0 ^8 D
　　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。
" A2 d. N0 g6 I1 K7 o* S
7 ]3 L8 @* Z( K0 Y3 c, x

- k5 i* p* c" U　　④药剂费为1.02
; t! x) v4 @0 Q3 S9 {" @* |/ `    元/t；
1 h8 Q* B2 J. ]( p0 t2 b

5 U0 o; {0 d- E# p! n+ ~
　　 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。



　　 当有氧存在时阴极反应如下：
1 b- }8 D& V0 I* F' a3 x& D) g
4 m- s4 B- S3 S: |
3 P& Z3 x2 \& U% T2 s
　　 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。

1 Y$ @9 S0 ^% k, Q

　　
0 t8 p  ]9 q0 P5 ?4 G* {    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V

" Q! W: q! P7 V. p: q1 U0 ^

　　 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：


& k: Z) h; Q: p5 e
　　 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。

. ?# K8 L0 f4 i, O" R8 w) e: K

  
4 Y8 A' A' g7 ?* \$ x
0 E, g# U" `" W+ x6 e# V1 S




: B1 H( m( b4 B　　
    2.5 砂滤罐
3 c& B: T4 B# C5 i
8 O: M* f5 n/ q6 H7 B5 C

, I5 Z% J0 W/ `! v7 g- Y1 T  
+ l( e% Y$ [. a! L! [
/ K1 `+ R: N( D. i8 r6 I
$ I: \1 V$ H. ^: g# c7 l


　　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。
* G" ^' \: l& o0 T
; _" u) Z# T! k7 s4 n2 @: E9 g8 Y

　　表1 处理出水检测结果

( h5 _6 |" S$ Y7 J; b! X
$ h$ L' \! F2 l& ~' D7 R
　　
5 K6 M8 l/ J6 W: B    2.6 活性炭罐
* E3 z, |9 t0 A( G6 `! x2 I
, l1 H) k, E7 L
, Y/ v; ?6 q* \: E* _6 y' d
　　3 处理效果分析

  X, U; ~* y9 S. t3 I% T8 j

：


9 h7 {, K8 t  b  D: }8 I
  　　1 原水水质
2 G# V9 z4 n9 }5 p+ B) ]( D! _  
: O* t, q& s- u" p' |　　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
  
5 ]$ K3 x/ `; S* m　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
# H% f7 `2 d  [9 h  I4 [
                           
) `4 |: c  x9 ]+ R4 w. `
9 p0 c/ f! `2 h8 G! F* T              
      

7 f1 s% D7 O- \8 w0 L3 K& z' s' A, O4 G

3 c- V* ^) Q6 @8 v" l7 ]
" A" I& E8 {- Q  c. N7 |  

4 o2 U) n$ W/ i2 b" 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。




; F2 O! U. ?0 t( o1 B) }

5 a( u  N9 X" Z- r　　
; M/ d5 U* c/ G5 P  t' z    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
  N# ]1 s/ G- _6 m9 B& W


0 d& T. `5 ~* E3 w6 H- {" \! g& J5 C  
3 q( V' x" d9 }) c. H

8 F5 z9 G3 H& s　　
& m; s1 m' L7 g! w, X    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
' Z+ h& s- X. l6 A* {
2 }" ]7 U* p" w# Y+ i

% ]- u  [% v" r  


- j/ d- k7 p0 n  


　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。


3 {/ O3 ~- G! o: s1 h; i# h6 l! p5 m
　　
4 i! G4 l" t: Q' ^    2.4 气浮系统
2 P& d# N7 V8 P' G. v0 t% J

* K; f$ x3 K0 W1 f9 e( h
　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V



  l. L; p0 w7 b% z, R) e  
& K: A0 K: U" G) `2 A

& [0 ~- C9 F( o5 N3 x. s- j
9 e! k& }! y% ?　　

9 `3 a7 t. Q5 V

, `9 E6 Y! t0 R2 J8 X
& i. n% R9 z3 U5 ?


; J' b  Y6 m* v* `+ E# Z# B

3 m* H- L% y4 K
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: {- w, B% Q1 y

9 E# u  J& }0 \0 ?+ C+ o  s　　 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
! @9 @' U9 C% ?" q: p% u5 M  x- d' N  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。

. p7 ^, r; i3 r( G




  
: A; L5 P- Z9 Y) P$ ^5 W& S
# }. b7 X  O6 @2 e6 k
! o! _' g% @3 q5 @
6 N+ y0 d  b1 c. f+ q

  
0 B4 O2 D. n- f. r


& @  R9 d# X5 y0 Q　　 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
6 F7 c! u' l" _) C  m，HRT为40 min。


% r3 Z, v% f, o9 ^1 O
5 R, m( U5 F& i% u9 U/ a" s   
9 P+ h' Z7 ]1 w' A+ R2 }   
  
     
" N  P$ T; o0 C" p# S1 e: w) X       　　 项目
# i: x* n4 m4 A5 _/ _( T       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
. c1 ?# M7 ?3 O7 f       　　 苯胺(mg/L)
   
; F( N4 v5 e# W) K  D( X$ J     
$ n) B4 J" j5 I1 J% X# [       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
$ ?+ x6 Q- g% X0 q2 m       　　 中间体
       　　 染料
0 r, s9 n# V3 y8 F       　　 中间体
) b, A& g# |& B9 e       　　 染料
( @( H& u) t6 W  L5 C2 Q/ W       　　 中间体
# h9 o! g5 S; {) T   
; s2 t$ T4 T0 L1 H     
- n! S3 `4 x( |8 {6 p$ g+ |3 K       　　 原水
! T+ C8 M% k2 U' s" U; M5 {" o       　　 7.89
# s, ~6 Y, S! x! J5 W8 }) k3 O       　　 5.00
" V) e* a0 }4 X+ R3 U9 v. h       　　 798
, P1 V+ @" f; ?( C* }0 T- R" a       　　 810
       　　 4050
! y3 X- g; Y3 i: C0 n# B, ^       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
   
- l  G; m5 j* U     
8 E0 |+ R1 T7 ]       　　 铁床
       　　 出水
       　　 7.93
8 d+ C1 ?, x" [6 F( K( v       　　 7.36
1 Y* f0 \1 C) [, k  H9 h1 G       　　 786
& n2 o/ }0 c. k3 h+ |. }5 p/ O; p       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
" m3 o# ~) _- ^7 X       　　 29.08
       　　 19.12
   
     
5 |3 ?1 p8 X& X8 N2 y) ]& o3 w       　　 去除率(%)
# `, I) f1 t* m* U8 s0 [4 ]        
        
/ @; u. l7 S$ r# M$ R+ O  o       　　 1.5
- a& T4 e% m5 \* X/ R       　　 2.3
       　　 53.1
7 D9 L# H( X, B# r7 i1 E       　　 66.7
        
        
   
1 g) e& z% _( n6 l, R( H) u     
9 `8 M4 {. \+ c( c# @. W       　　 气浮池
6 A0 J( }: B( A0 |5 Y       　　 出水
8 o2 `: @" l8 W       　　 7.56
; o- V+ \8 \' A       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
" j" g9 @8 q; E+ h( Q   
& c. y9 P) w- T     
* q7 u! C& ?$ a) A4 }       　　 去除率(%)
. v. Z  K, _# U5 t  D        
       　　 56.7
       　　 89.0
+ P: V5 x* f* z+ N       　　 90.6
   
     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
1 k9 O* D6 `! ]       　　 141
9 @4 z+ r' }/ w2 n/ C       　　 11
       　　 0.22
+ e7 }. P$ x. c1 }& k   
! D2 P* d/ W! z8 `+ N; p     
       　　 去除率(%)
        
# X3 Y% v5 C3 N- v4 L: g" G       　　 58.5
$ b5 v$ A' a( w' D* e1 u! E7 e: O       　　 90.0
       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
        
       　　 84.0
2 W/ M4 d/ X# W# R: ?  F       　　 99.6
       　　 97.6
, D6 X* x, ^+ @. k   
4 I1 O) L' t) r$ j  
+ G, A0 {) q) V4 t8 g1 D  l; k  
9 h2 B/ p0 \! s+ y% ?' C. o, |& s/ ?  


* _  M0 E. G- ^4 w
　　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。
8 n1 P: V& T4 S
  P- [; A. u+ E0 q8 S
" h; s1 B" S: q' {% w5 i
  
$ M- o/ E- M, m) [4 K" m- p7 t
; K( _( `  D; ^. U7 a4 j' ^
　　 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。

. h8 W5 P4 v1 N7 @- s" A' W2 y
' ?1 ]9 ^# \( C/ h9 a- H5 p

& y/ }4 E$ O$ Z! S* v4 k; e

& b5 t( Q1 L- s　　 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。
) T2 S# x4 y: g  S, X1 B
3 x: i, l$ [& p' q" z2 k2 U

1 }) H: I; d6 G( ~1 j: e# {　　⑤铁炭填料费为0.22
5 e8 [& u: H3 I3 E8 W0 H    元/t；


9 V( J- N4 k$ V
# {) C' B$ d% t

! B  e2 a- }' e1 d  T
5 B- V1 u* @6 w4 ?- ~: u　　 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
" B, D0 `. @' ?+ e% `8 `0 X  h。
* g6 N3 [+ J( i& u0 Y  e

" v+ h6 Q; }8 `; M( b8 }& b
4 V; _/ E( }$ F4 h





$ I9 l9 k) s* T+ B  \


& Z% R$ b. [- {- x　　
    2.3 混凝脱色系统
% L& c6 b0 ^  p3 y" ^

! r# k& E5 [; u; ]' A& Y! n0 @
5 O' m1 F# C8 G% W




# t  c1 y; W% e& o
$ s8 b1 p4 n' v& v0 v4 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。

* H1 B" u6 ?- }- D
/ x3 V( x! t8 I
2 Y4 Q) {* P" W4 m  s3 I" w$ l, ^  
# T4 E# J# Q, ~* w" p

9 u& K! Y3 t% [9 w1 `  
  G7 _- J6 A; N; p3 K0 w& b* O
+ R2 E/ P0 p) P- b7 q% f
: _8 }$ P( L1 c0 s4 R　　 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
  H# F% O* C2 \# u" p  min。
* p; r& U6 ^% q( ]# w7 ^: W/ i
: n$ F+ O  d# z7 A
* y; V$ ?, i5 F9 m( X6 R
　　③电费为0.49 元/t；

. Y$ e; a  I: Y* d, o( g
& `2 K) I/ ]5 |5 ~) \' H- B8 K+ j# l
　　2.1 调节池

& O9 K1 m; `! d5 V6 @

3 P$ D1 ?# z$ r( a  
8 J! v8 V- Z( e

* O7 b! i( _9 D7 _8 S, H, i8 e　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O


0 Z, {+ T8 P0 v; [9 M7 F: }
　　处理成本为3.51
& n6 {/ d' t) _6 O    元/t，其中：
. b5 U$ t* ^; ~


  T1 l! h( X! M- u) r/ `　　4 经济分析
# M# h! D1 |1 \+ }0 l3 {
% ~! R, N! \# L, }% W9 P* Z" C6 K
/ J! E; w/ V- d, r; ^
9 U" O! L: ^! A! N. ^$ l2 T* x　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V
2 r" L: H  `9 A! V  }

; o5 L4 h: M8 c1 E
8 {1 k9 d  |$ ~8 y# h! g/ n* w　　2 方案的确定
0 ~. h7 U6 J3 T2 @6 d* s


　　②人工费为0.27
; b" L  j4 b# o+ }0 w4 L    元/t；


. F& l" q) @# |* ?4 }$ O
6 q/ F3 H0 Z+ q; S' R. Z　　1 原水水质
$ q. N8 T0 N( e


* `; T  T* C+ }5 b! 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。