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。
2 @" A% s4 E2 s' h' e



5 z, O: N, F- O" _2 S

' D  C0 r/ }1 {0 y; C   


: h9 {! W& n) P5 b　　 ②问题的探讨


+ ]% c0 g8 A- C- K. I
$ s4 `% Y) B! r4 {
( F/ o# h7 A1 r( R

　　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。

0 `; b* t& d( s! s. K. n
# B6 r& A) Y9 ~3 U' x% N2 C% P6 Y


8 N2 h  }9 I/ s" ~" t# w) O
　　2.2 铁床

7 r5 [; X0 s2 G/ I( A$ a
3 T0 V: {& J4 X+ D1 K! b


2 Q* a) R( O# _, N/ K
  
0 ^+ o3 _, K. f
  r- N$ {# p5 |* f8 o1 n1 Z- S. H4 ~

- s1 |: U% ^' b& W! X
$ c" v9 H2 E+ {1 ~- b5 ]
   

. x" y3 T. h. _/ J' U
　　①折旧费为0.86
    元/t；

: L( m8 [3 q) O" k! v7 m! N; k. T
( O$ c1 v  X4 `/ t7 r+ k8 b
  


   
& u+ I3 Z- e8 i. P5 j. o

& Q3 R# u" W7 b1 l" M  

& H0 S+ ~% U- o: m
5 e* L, U3 }4 ^7 |% l  
, d$ e6 I! }  L0 Y  _6 D
. u* e/ Y% Y" v. q# k0 }5 B
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
6 W8 W' M- \* m4 o& U& E


# |" I7 J3 I; K  


  
2 W$ N2 `: N! f4 g- G
0 S. u; w" H. L+ S# x: h
& j  a: R( j0 |  ~4 w  


　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

. _3 x. o; X. Y7 Z9 O& B
0 J5 s5 e( Y4 e$ n, d+ H
& S5 y2 l$ t/ u/ `! x, B　　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。
1 p( \& k" A8 u6 Z7 d/ l9 F


　　④药剂费为1.02
7 u5 a; Q/ ?3 F$ _( ?  v* ?# o    元/t；


, @; O! \8 M2 ?% f9 y% W# ~
9 W. q) N! G. i% B+ ^　　 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。



' D9 j& }% N1 ?2 e7 W  d　　 当有氧存在时阴极反应如下：


- r* ^/ J3 c+ O0 D7 P* w  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。

9 v+ e5 ~: `9 @. H1 z. l9 Y
! D6 y. m) k4 Q7 ^" f
　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V

. x& L% ?3 d1 p& ^  P5 E- N

　　 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& ]4 ?% R3 a( I" x
　　 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。


4 l2 W1 }  k+ T$ N0 B2 X& g% u
  

6 w  o; h+ S# b! [' z  g

: [3 I4 b7 V% M$ }: a3 g


0 r0 x- J# Z6 E# a　　
, A0 ~/ f0 p* }3 M1 U    2.5 砂滤罐

- @+ H; d0 [* l! G0 N! m. f
3 [! J6 F5 y  B( o" Y1 s
6 R3 w/ c* V2 ?9 i  

5 ~$ y' W1 u/ Y2 e2 ]5 {6 ]
. c! m$ r5 S/ g5 |4 X  ?) L$ Z6 I6 x
/ k9 O9 Y: z2 C

. t& t! d& a  u; ]5 ?　　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
6 p3 y" s) P, m0 b2 `  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。
' W4 J8 P7 z$ |
) c2 V9 r" a% a1 C  c! d

* a5 Q& t9 [9 H/ m　　表1 处理出水检测结果
% G/ Q8 ^2 z0 U* J3 ]


　　
# ~) L* `" n* ~% p$ H6 l7 D" |    2.6 活性炭罐
+ a- u5 U, @. l7 f; H& I; ]+ ?( J
$ u' O' }9 p0 X, h0 N5 G
8 Q, U" c5 s# s) [0 ?  q8 f
" }# G! b# L  f- Q8 C. v, x, y2 e　　3 处理效果分析
- M1 u, g7 y$ j% w% B7 {2 E+ }$ D


' @$ S3 c+ J3 U; O：



  　　1 原水水质
  
( Y/ T/ z+ H0 J8 q　　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。
' O8 O3 S* j( q) G1 A- A& z$ D' y　　 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......

                           

              
$ m2 ^! t4 X, a2 F; x      

4 _; c. M& u: B# U7 O+ R5 D
( c: h) f- S: U4 |: N

$ R5 n% B" {5 O6 z$ {+ }- V. ~  
- X/ L8 M: ]3 }3 c! L+ _
4 B, J6 g! A  _1 Y4 Z( o
　　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。
9 o9 n7 }) z9 i' Y& P0 x) K
0 ^& s  a' h. _& d" A9 i* a& s7 d

5 X! X- u: G" P

9 A  ^, ?7 w8 V' D- U
　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
7 a+ \. I; ^+ g; B& \

- L0 k# v( f( ^" _4 E1 S
: e/ H* r6 M9 `/ e) H  
* A0 K& i" Q, S( ^1 Y' i% a2 Q
" ?. Z% G3 z9 N. T, ]+ ?
0 k! C1 L2 _0 t8 x2 P　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)

6 N% b/ N0 N- o$ D0 T

  


  

' H2 |2 W) H2 N, \+ m! D9 z- s
　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
3 ]$ K" d( y0 ?# s


　　
8 c) Q1 F  u( [) v2 u+ g. T    2.4 气浮系统
- S: ~% X; T* h8 u
& V% {+ @: V; ]! P, Q  o6 `

) s) o8 i4 p+ K0 J( E0 x　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V


6 y% p2 V5 u) e0 S) y8 R
3 T$ b" [4 e  z  
8 F0 U. y. r; S7 P5 W( j


* C' J8 E  X" f" T- s- P) j. K　　
, ^) M# F) \. a, e

6 U0 k) z/ J1 s  }
1 |* [0 [. h4 w8 L' H5 v# w

# b9 e5 ]: p; f; e9 r
( h& X: ~3 C. i! t
: O1 ]& O; i" K7 p# A

# P3 D- D6 P9 R4 Y
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( m9 H& T1 }8 C3 T

/ U+ @4 ^+ [  ?- Y- B

7 I: I, y2 k+ [$ v  b% H5 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
( M! w4 M/ `8 D4 _7 ^# f8 C/ h. Z  {  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
+ `. |: I9 E6 z! {- s; Z' A

# p9 N) _# t5 J, S* v
4 y: o9 R6 P6 X+ ]0 g( B
) r3 Q- g2 G1 m) R0 q* z1 k

  
1 X! S1 \* {& M

. s5 Z: m# F/ v# t- n. d
) x. B, [. M& A1 ?9 V; B

7 o: n! N7 o$ Y1 p% o  

5 u; ]% ~( d% |
6 @; Z  Z: {% O& b5 T/ Z3 ]
9 o, p+ d* D" F% L% ?　　 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。



   
1 l- o" D; B( Z: k3 [7 i. Y   
  
     
: D- `* H! I/ Q- C       　　 项目
       　　 pH值
$ `& d8 X0 s0 L5 C' t$ J9 ]       　　 COD(mg/L)
( S, {6 P/ h6 `8 E) {, \       　　 色度(倍)
2 R4 u% l4 j2 \       　　 苯胺(mg/L)
   
     
4 F# O& P6 [2 ~: h* M7 ^, {       　　 染料
$ c" C& N- j8 s9 M* k# l       　　 中间体
# H1 J! p5 v& r) S. C/ i. t% Y7 A. ~0 O       　　 染料
       　　 中间体
9 _7 j5 `( t9 W: Z  q       　　 染料
8 x/ G6 K' s2 j* a# _& j  [       　　 中间体
       　　 染料
/ I+ {1 o+ Q8 s' Y' D' e       　　 中间体
& R$ f: J8 {: r) F! D7 y   
     
6 e) o- x* }+ p/ |! P& u- L8 c       　　 原水
% W+ D: s; W" N* C       　　 7.89
- E8 b3 g. A. W6 E! f       　　 5.00
$ R& R5 K: j: E/ y" S6 u$ |; O       　　 798
  S2 J+ V+ J6 E& j6 \$ _       　　 810
       　　 4050
/ G  u. A8 T9 ], U: x$ h' b* s       　　 3000
# y- p  K  @! G& F' ~       　　 10.95
       　　 9.29
9 e" p  u5 _" u/ L8 z  D/ x   
     
       　　 铁床
       　　 出水
       　　 7.93
! q  z' O% |) {) F2 W( O# s# [       　　 7.36
( N' |+ z0 N. P       　　 786
- k1 w/ \$ Y* M+ C3 u       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
5 y: U2 ?$ A, [9 X% |       　　 29.08
/ {8 b7 ?0 v" E/ e6 l; b       　　 19.12
9 f- M4 g8 C+ w9 a   
+ H* S$ z! ~& o) B1 E* _& w& G     
       　　 去除率(%)
0 C. v8 q9 t' Z7 t7 h( ~        
        
9 b7 y% @& Q! o; T, T" }  j; B  k+ z       　　 1.5
, H( @9 E9 z6 e6 @3 {8 [; p6 y- K) E       　　 2.3
       　　 53.1
: B6 w$ U  c6 d! Z7 A0 }, Q/ ~* I       　　 66.7
        
        
   
     
       　　 气浮池
/ O- @1 ^  y( T       　　 出水
' g3 N2 H* z) [       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
. `/ Z4 i+ ]; G8 J8 ]: R1 L6 Q9 z   
* _* p  L7 R& H8 f% V+ d1 P$ e  u     
       　　 去除率(%)
+ `+ Z5 v4 _% v/ f6 ]        
       　　 56.7
6 p; s' W5 J5 N: p; Z6 \" D       　　 89.0
9 h) s. L$ b; B' ~       　　 90.6
   
     
" N- X: b8 Y* ?8 H3 `       　　 活性炭罐
       　　 出水
& V- E, B: f. L) W7 l       　　 8.09
       　　 141
3 }3 q: K8 {+ ?3 W1 l       　　 11
       　　 0.22
   
. r5 }2 f8 X' s     
  B. d: r& k$ e5 o" z" `, G       　　 去除率(%)
+ F3 L( k. X6 ^8 L        
$ ]9 {! i+ E4 x  l# o       　　 58.5
  n& w3 c$ \+ M: C       　　 90.0
       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
        
       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
   
  
  
; o# w; a3 i3 l) _  


3 E+ T3 f. \" f5 ?! B9 w/ h7 ^1 }
　　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。


' n) S8 p7 K* m! M  r0 U" s
  
; j- M2 b2 ]) F# d' a; E

5 [: c% {3 k, P( f0 T9 v" Y　　 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。
& K; i6 \/ r; H9 v


4 k' d7 c( y4 z6 n


　　 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。
& E0 N5 I; s; ]4 ]. W* }


　　⑤铁炭填料费为0.22
1 Z" m! L- F3 E- B5 k- }$ t% i' p/ t% }    元/t；



- p' g( {3 d7 a4 K# S( {' M7 O
5 c- q1 U% R3 B2 b" G' D' G* Y
- ^  M: h" d- }
# o( `/ F( ^( P- R' G/ V. @7 i* E　　 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
1 k' H1 U2 y. V( v. w+ H; ]0 X  h。
1 J4 B$ X/ F; k8 B  a; {7 N0 r
6 G4 Q  T; W) i. `



- j+ u# }/ s( F) T4 }
7 P$ W, Y, ?( T* H6 H9 ?



2 A2 t. h& s' K% k2 y1 k5 M
% ~% U' h9 \2 O2 |
　　
9 V' U# X3 ?3 x$ }$ B" B    2.3 混凝脱色系统
8 O; U- Q' a/ B8 l

* r: e8 B4 A: r8 j* a" d7 S- E


6 O% [8 E8 g9 `3 k- d, E
; h( A6 A& K% V, 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。
  m+ ?" c8 v5 R. [8 X
8 u! z2 E" w7 v1 P  M! Z9 u' {
% Z# n9 G. Q5 d5 C; H  E: _) ]& I
  

& V# ]. A. \7 k' e
+ k5 ^" P8 l0 \( P( C# G  
2 Y. I8 e0 O6 o+ ]/ m# X9 G$ ^

3 N# C: L8 }3 W3 B6 l. 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
6 Y# V, G9 M9 d' y  min。
. g, P; ]4 A0 W. r6 p
. z" P8 k3 ?" }" m- @2 m
; K" u' D* A' J2 O
　　③电费为0.49 元/t；

/ u3 t$ B8 M& B" D9 A4 R
+ d0 j' Q0 q* s- U" `( ~
　　2.1 调节池
- ]3 i$ w# o4 F, n4 ]+ c
2 U0 e: C9 a  q1 T; o$ Z
, [; ]! F7 a$ A& j* K# D
  
+ r! [. p0 V" T5 `/ p% Z- a

　　
7 ?$ x  A. W% e* I/ ~    　　　　O2+4H++4e=H2O
0 b& g5 x4 M2 ]( B0 W9 v% o
; D9 C+ k: W) F- H

* ?* r# ]: ~( k* e. U( C　　处理成本为3.51
    元/t，其中：
# H# d2 {0 @! V# `' c


3 N# M# d! A( X3 [" ]　　4 经济分析
& G: X0 m% m$ U9 ~

1 U) u5 }, `6 u" b/ z# M8 B
　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V
" T( |2 r  H0 N) o. g2 X* B1 c


1 |' y0 J/ Z+ b6 A, K　　2 方案的确定
9 u$ c. G3 t% U+ z) N
' k: i1 d/ `" ~1 s; m
7 X) m8 q- C7 m6 Z2 m' Z
　　②人工费为0.27
( S: [% n& U1 u- w5 a& A/ {    元/t；



　　1 原水水质



　　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。