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。
  o3 Z. Q& y3 c' w4 t

- U! H( x- C' u2 V5 u/ j* y



; `1 o. ]" N( \: l, g   


　　 ②问题的探讨
+ H6 y1 G- @% p5 F9 M
6 q6 u$ W8 k; ?  I( @2 k4 T

) @: k0 x+ V8 |. l1 A
% a0 q0 f: m7 a& @
# {5 i" D3 K7 ]/ k. Z9 P
　　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。


7 z6 a, d" y% f4 D+ \9 m! r



+ o- K9 K* j" T7 C; P& t　　2.2 铁床

0 V3 B- L. D9 A
% N' T) F* @9 p$ p! A) F


! r% J" [6 k  E5 A
  
9 t- B7 U* P+ L  K- P$ y
3 D6 z- ]+ B: \( ^) ~& a



$ v* ?# x8 E- \: U! W   


: E) u) z! H! R　　①折旧费为0.86
    元/t；
9 P- r6 q# u3 [+ f# j+ i5 N
% D: Z9 U% Y2 b1 `3 v3 A* l# s

  _1 w7 O1 [( g# L1 b  
3 V' s8 }" D, s9 k
5 H1 S! O- W1 J: `0 O1 ]
   

6 P* k! }& r3 O$ p! F: x- X
  


  
) J' ~9 d- q' o( o- y  a, y7 w

　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
$ M* _+ ?& O, }3 A1 L" t/ Z9 u
; {! |  \* N4 u5 a1 _) c4 ]

  

* h% v1 J* F6 g  X. I% S  j) C& q
  A9 }9 L) u# x7 Y3 \9 Q  
# \* G. q" `$ x1 E/ ~7 L" H
5 t" j' D6 W/ p% T% o6 _
$ X) W. @: y& o& m, ?0 o  


4 y$ c; w# @0 M, G: c8 L$ H7 ]5 I% W　　
" s( `  A+ _* n2 p2 u    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
! P0 y) h) V5 f' L" ^* p) E- ?+ I
9 O1 b% F1 f9 Z3 L
1 d. ~  A1 p% g  d5 `% y$ r: z
　　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。

2 l/ T" A. ]0 d6 _& {* Q$ |
6 y4 c# B+ n7 j3 D) L* O  [* B
　　④药剂费为1.02
    元/t；

& Y1 z- r3 X- m6 Y: u3 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。
: M) S5 r# `/ Y2 C1 G6 ]& l

/ I' Y4 f+ x$ ?/ T0 ]! ^
) g) G' q1 D' K+ J* b6 }! G　　 当有氧存在时阴极反应如下：


! x% x* Z5 V$ W; r/ |9 I5 R
　　 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。
$ N' l5 Q8 J( y& P8 B* A
6 K; H# m0 O( E# V9 _# v
% u# R! q1 L6 b9 `2 P
　　
7 z. ]; o. q3 X    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V
+ |' [% o9 ~; A( T3 h' V


　　 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：

& A5 q5 s* i3 ]$ v& ~6 R' j4 G
4 s7 H- G6 K( \$ H7 o. ~2 N- Y3 [
　　 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。


6 }' q4 h5 \: Y, l( i8 l5 D5 z6 W* Q
& x; u  J. B2 h5 ?& t" N  
9 h* _$ X( }% E$ d2 a2 [) \




' h1 f2 f* A5 T. }0 b% f( A
7 u% L  R% v+ x0 i2 d　　
    2.5 砂滤罐



  
( n; Q1 ~4 B) [0 S4 k



+ a+ w) |+ v' i: ^: a& 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
/ [- R6 Z, f# D: Y7 X  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。

+ ]/ {1 Z) [" I
1 w" e( Z0 x4 \% o  x/ ]5 q1 k4 i
　　表1 处理出水检测结果


8 H6 g4 C3 y+ c5 R3 T
7 V2 z0 g; S# l+ E& ^3 {6 }　　
    2.6 活性炭罐
7 u. `% ~, C. [1 m
/ E5 \, d; N1 [8 _. E$ m
8 u5 o2 Q1 \/ d; v
8 F5 D4 I2 P1 x+ u7 ~; M# ~" N  A　　3 处理效果分析

5 W/ A4 W! ?6 D7 W
1 Y  Y) |2 l- b. |
3 F0 z4 o6 ]6 F' M; L：


9 b  S$ Q. s- r% _" P$ w; W; z8 J
. m) ?; ?$ z+ a1 e- d" O/ }0 l6 ^  　　1 原水水质
  
5 O4 c2 _! X* E4 A7 M　　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 u/ x* J; m  l. B　　 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
( Q' V$ W+ a( \, e, z# ?7 d  
% z6 x, ^, Q; h4 r) g4 m1 Q　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

                           
& h% [" T, l* V, }
$ B2 R7 c5 h$ L2 s              
* k# O4 N- w/ N/ L      
( B6 c$ r, ~  A' W
( c: m# p1 }: J2 E


  
( k" K: @4 h8 g+ F  i; R7 [
' Y8 D4 F* d6 y
　　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。


  s$ ^/ Y9 Q  Q. S
4 I, g1 Y- ]6 ]8 C9 w
9 O8 u3 S, f8 Y8 e, n$ @
7 O- j4 i7 U6 N& }* {' p; T# U
+ B$ O8 v( u9 W; R+ X/ `  Q# s! I- N　　
  }" {0 c4 H. U5 l2 z: w- p    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
, G3 b$ V8 Q4 H) B


  
4 d+ R" Y% s$ z8 g/ ~7 n4 z
7 v* {/ t3 Z# R6 L  {
　　
- L( `2 _7 K0 }9 x0 ^, W    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
, z+ ?5 w# H0 F3 y8 V+ M
$ [# t, D# w0 l; G0 ~0 m- t$ L
5 N2 m0 b. e% J9 l
  
5 G2 \$ u% p! ^& D

0 K- [) X$ \' `* X+ Q* y  

1 ?, V6 R1 G" w: N* C1 D9 u$ B
　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
# a6 }. s1 l+ e' {0 @) k- O

& E) b" L/ e: i6 _9 W
. `5 O) O& S6 F( R* L$ w1 s. V; A, W　　
    2.4 气浮系统



8 [: B1 W6 i  I　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V



+ l1 N. ^% u$ d: D  
& F. Z( d( j! n. e5 ]7 a


% ^6 n& B5 l3 L, {/ `　　
( R0 [% t3 U& i4 k, _
# [3 d1 S8 ]0 {# H

& i8 F& D0 G) Q8 w. W; g& i
2 W  J  x4 ]0 [, G5 A( c5 [2 s( P

' W6 D- k% X4 Q! B0 J% Z
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1 Y; }8 E* D9 Z0 j
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, z$ z' @2 F1 V) [3 x6 Z　　 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。

% G9 ]# E& Z5 n: e3 }5 N


# ]/ t) o- b) Z. ]/ [: {; |

5 N* H* ^. i+ ], {: W# U: p7 P9 x  
! ^; q2 X6 k4 z. U, c



5 A" w/ r% Z. f' r  F9 X; B
% v3 |& ?) P( w" P$ t  
! {( j+ @! E- }1 {2 s+ Q

8 a: |/ A6 x- f0 X
　　 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
9 H9 e( p1 ]" r3 u  m，HRT为40 min。


& g, ]( H3 Z+ V: n, a
   
# ^( F8 `7 t- G   
3 L4 m1 F3 q' K3 _5 n6 [  
     
" Q8 [* {( J- B) c, f4 Q! r9 k       　　 项目
  `; p; i& q0 H0 I- P       　　 pH值
$ h% t& s- u- a( G' @& R       　　 COD(mg/L)
& A) V3 [8 B) I3 W7 H% @# @1 V       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
' {6 d' n3 N1 w. H     
+ F. R2 a" d0 X9 D/ E       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
7 i3 V/ f4 q: j3 z6 P       　　 染料
       　　 中间体
, [( }' I3 l' V( }  g  G! J$ V8 q       　　 染料
" _% m4 X& ^4 L9 U1 h       　　 中间体
   
& A) K) ]2 x. }. ~& [( L     
  c; C" m: `  b$ d0 @       　　 原水
       　　 7.89
& V4 w. q- U  E$ s, k1 e7 K& v       　　 5.00
5 h* H$ e) x! o! ~       　　 798
       　　 810
       　　 4050
/ D7 e6 ^" \+ V9 h       　　 3000
       　　 10.95
( Z) t$ [8 Z8 D6 n/ i       　　 9.29
$ Q: Z% D. P- @$ U0 I# d! x   
     
       　　 铁床
! I; Y/ v/ a6 b4 S       　　 出水
+ X8 E9 b: O3 ~0 M( _$ j" f       　　 7.93
" r% p8 a2 Q/ `, Y, _+ K9 S: A       　　 7.36
0 k7 S/ _* J+ H  A       　　 786
7 ^3 V8 w; f# ~8 V- o/ A       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
, ~* {. `. f5 d% C' V5 i) X       　　 19.12
   
& Q. I! a4 Q5 F4 y1 `4 K     
       　　 去除率(%)
        
        
: M( L. y4 O* Z/ F5 g5 Q       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
4 f6 g2 g4 K6 Z- z       　　 66.7
        
        
   
1 g  ~8 @, U7 X! \/ |6 v$ `     
       　　 气浮池
5 |' F% W6 |3 ~7 S& @" O% O$ F       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
  }" N& b, l+ A3 X. C' V1 d7 w       　　 110
       　　 1.79
* A0 d7 M8 f1 }8 [) [, u* ]! m   
2 X  T$ c( Y% j* ~( b( j     
       　　 去除率(%)
9 U6 W" T6 R  V7 _- K. t; B  X        
' d  S1 V- ]1 ~$ o4 T       　　 56.7
( _7 ^3 W6 J" [. Z       　　 89.0
4 O+ @4 j2 k- _/ h       　　 90.6
   
/ ]* \7 I7 ]5 o  i     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
6 H1 j) g9 F+ Z% N9 q/ `       　　 141
       　　 11
       　　 0.22
, n* r: O, K8 g! R   
     
       　　 去除率(%)
* a9 i7 f! N& B' u2 u, H) R        
       　　 58.5
. Z- A( d: ~8 y- W       　　 90.0
- N6 C5 Y4 i8 }& l/ j       　　 87.7
" X. i1 a7 {$ A1 c$ }5 i   
. \( k5 r% l" P$ @+ W     
       　　 总去除率(%)
        
! E5 B6 X) T; v# e1 e       　　 84.0
       　　 99.6
" z7 Z: c7 ]/ |9 k; i# S* B9 H       　　 97.6
   
  
' Z, Z, t8 N2 S* |6 b1 U) J- j- }; a  
# R' Z4 }4 }) n& C5 D9 U  
$ p# }/ S1 p$ ~' U
( ]- s3 A5 A4 ~! h9 f  o( {: M6 L. o
6 Z, C4 ]: X/ c6 G2 Q
, P, o; J% L! |6 E! X5 B　　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。
7 c: F8 ]! @6 ]. ^

! I( }9 s: i/ b' z6 q5 N
  


　　 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。
1 _% p: c3 c1 V, B' v! n




+ G0 B  p+ W! Z: p' e# E9 {1 d
6 E/ f$ r+ U, ^2 z6 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。
3 N/ O/ ]4 j& v& i/ v
3 i% c+ a3 i6 V$ {! _9 e

# G/ M7 g1 _. x; l  Z　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；

& h4 M8 n: g$ I, A
: M/ m& X. ~7 R9 c! |% q8 p
  V& }+ S6 k% Q$ R, G/ l0 P

6 ^. A1 y$ \: L: x4 }
　　 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。
) t* A3 W# N3 I  {+ g


6 m9 H6 i8 j. m

7 _+ q3 }* E8 y0 F0 e# I( d2 q2 ^
3 ^: L& Q7 O' M2 O$ O& T
8 q* A4 A6 [3 N2 j% x2 [

* i( L% @5 r2 d* x# e
8 M6 ^, ^( O. E" ~' p0 w

　　
* Q! J5 _" E5 J1 ]    2.3 混凝脱色系统




4 ?- {9 m$ N3 A2 [6 Q! R: y8 |$ b" V

; ^9 T: |3 ]3 c' ~0 j+ _
2 _9 D, U, C; R) f' w

: I" O; D2 g2 ]4 d7 i% a　　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。
! g6 y8 C! l$ w  j3 r9 o


) `  K. @8 \* K& t! Q2 G9 @  X  


# U& t$ \7 J! H) K# _  _  


　　 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。

4 a0 W" G7 c6 Z3 M+ g, i& _* Z& S
- t/ F( z- j0 g" W. W7 k
& x& _+ \5 a2 K9 X% m4 w' m2 j　　③电费为0.49 元/t；
3 H" e9 x' j3 {9 G

0 N" [4 m* N, ^
　　2.1 调节池
. Q& z" W! u# L% ~# ?8 e
* ?: y- _; C0 q$ q( L3 e

' h$ N7 z9 r0 z. G% E& D. @' k  


　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
0 g& I/ f- ]2 H+ |) l$ u  B* A8 s

& Y! b* x  t( W+ A! f
) q2 l: z+ h% R) g* q# m　　处理成本为3.51
$ D! K' u0 S5 B% Q. M, w    元/t，其中：
+ T  j$ ?+ {" W) q" N! S$ o! z
( g- |' R) X4 F% q4 [4 v$ \. Y

# V2 B( X8 W/ }) V( Y- _0 L8 R　　4 经济分析

0 S) u$ j8 q+ z0 [; g$ K. p+ G, F

  t/ R8 [: M+ \! v2 J; d9 u# N　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V

) o4 A8 D! B' s  r3 `( D

　　2 方案的确定



/ ?6 v. B9 Z  {& F7 B- Y　　②人工费为0.27
    元/t；
6 C/ W) K7 C- i0 ^2 h4 ^8 b
* ~0 u! b4 e# J8 ?

　　1 原水水质
/ ~7 M6 c9 ^2 J5 m
  f3 @4 \4 ~7 S3 O$ v* u
/ s- c! {2 A! T8 t+ R, Q8 [
+ I+ f* `6 W" o& t9 b6 G2 y. M: n; }　　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。