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。




0 |; ^, B' e( l7 r" j: `" g2 N) ~# l

   
. a6 }% L( k/ H2 K' E6 V  y& N
7 b* B' n6 f2 v  t! Z1 |/ ~. i2 N7 p
　　 ②问题的探讨
" M3 c( _$ c! L+ D


8 ]+ h. H1 S6 N+ v% i3 v! t" z- M
2 ^* i/ z" q% V' O& ^6 _' p+ k

　　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。

: d, X& n7 l  e


$ W) N7 f5 S5 f8 k

4 R( }/ Z5 p8 [- p* J0 O" a　　2.2 铁床

. ]' B: c4 F6 K5 r' P9 T
+ ^3 ?7 O# t! y+ N% }9 Q

( z. b: }1 f* B- x

; H6 u1 W' L3 ?' P/ N  


3 `4 s. `$ C$ _; R

2 Z- t. Y7 ]+ k4 A8 c! J1 {  |
/ X6 U4 Z7 w# v* D6 K   

$ M# A2 V: S" v$ b
　　①折旧费为0.86
# n  L1 K6 x; |    元/t；
3 b+ S) m8 x2 J+ K. Y: \/ W/ U
/ K* L6 D; @8 s) x4 S9 i7 T- @
5 G$ t3 J: O6 i: S% A& {
. k* u8 {3 ~! n! X& c3 y# w, `) D  
& r+ Z' s4 M3 M9 R0 A1 k) |
# |# ]% s" S8 @0 t# s& I: B6 ^
9 J  c  x6 w. n   

) h% R% q# e( e  l5 m2 q
5 N" o5 k: K/ Q6 t- |, M  


  

7 K& Z3 ]1 H- Y4 p3 |6 J
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
$ Y1 `8 C. O, R


/ p' _9 E7 k8 I3 O  


  
4 p" I2 n# K0 H, a6 k
, J' Q( j. E2 _
- j( K* _6 @% J! W1 l$ J7 R  


. n" C0 i1 G0 B. P　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)



. M3 q7 f" W7 N% ]: r0 J　　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。

! X! g/ L) e: G# Y: f, h
9 f5 V/ L1 l& _8 ~. v& P" j
. d3 g3 K# {  |  B　　④药剂费为1.02
- H6 M) i. \, G+ q! u/ N    元/t；
: |, I  k, x, A


　　 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。
; Z$ ]( ^  a/ {3 G- J


% R4 M$ j; s- l　　 当有氧存在时阴极反应如下：
/ k. r/ I& J3 E# t7 ]


. m$ {4 u. x9 {. X' q) P% N) j  A　　 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。
, a. |" N0 v* ], x7 ]
: r& s+ y# c' ?) _  c
' ~; D. y, C! H0 x3 A. W+ ~8 b
　　
; O: o, @$ t3 S! }' v0 C    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
5 _; I) ~# B7 ^    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：


' E6 [, V- m: z
1 A0 P/ B* p4 V1 [2 z　　 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。


: I* I4 B+ T' ?4 k+ j+ N' @/ _3 K3 D
- U. q! P! }& D7 t; V2 V  

& R  Z# y6 D/ x: f8 k! B
5 \/ o; C( H) [5 K, w

* x+ }; [# h- a) z' q, c
8 D; }2 y: k9 S  }7 |/ K  W
: G  \) K' u* Q( ]1 q　　
    2.5 砂滤罐



  
& P- L2 y! ^1 L- B: b- }; d: y
# ^1 Y: J" l) o0 A


2 N" ?& p) p) I- {' O( v( ?
, U# ]* S' Z4 W2 S　　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。



4 A8 c2 {8 P' Q' k　　表1 处理出水检测结果
. z* {8 L' S2 `( Z. U8 p; Z* x( Q

* [9 @) w8 W0 A/ n7 M' ]
* G* O: p9 C4 z　　
    2.6 活性炭罐

$ d  `, ?  C+ }
  n- k9 l" B' d( F
　　3 处理效果分析


4 Y  v, w( y  {2 r
& ^; J- m' \; y9 Y. C% B：

& X, g' ^( t3 C, y7 n9 t  @; H, U

) J6 g7 X$ J7 z  p4 a7 T  　　1 原水水质
8 I7 x( z+ A3 S% e! ?3 N- S  
5 e0 U% @; A. x" l, O& L　　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。
, e# d1 C7 ^6 h# A% L　　 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。
9 H3 F/ D( c" K) ~* Y2 h  　　2 方案的确定
  
4 G! D# `$ _# R6 ~4 g/ `　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

% G4 R) h: V. Q( B6 S4 _                           
6 f, n2 A7 P- W6 A/ m5 w
              
% s) {, |, f9 C      

3 J/ g8 n( O0 ^* W4 O

9 o7 t; b$ r, P9 h
  

( G& A" q% J1 \' K( a8 j6 s
3 M4 x. F9 J6 p+ ~2 `　　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。



  C( g# g# g: b# n- F
+ V" w$ T, D0 R9 h3 c

* g" A& I7 v1 Q2 z( s- e! H　　
7 X$ G. R" Y6 z( p+ c0 E  P# }    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
- y7 S+ I4 p  C# M6 E
: r1 T/ T0 _5 \/ N

; t5 ?( G0 w, h8 I5 u3 m1 `  
) Y; _2 T7 X# Z4 V$ ^2 R
& e! Q$ Q8 u5 `/ T" W! d5 A
　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)

5 G3 A$ z3 s3 U9 y# p7 f

+ z& Y* a, o" W) p- z7 \) X  s# U  


  

- T! V; ]' J9 b0 ]; |9 V' u
4 }0 z* Z4 q' D- Y% }- ^0 j　　⑥活性炭填料费为 0.65
" R  S1 z! B( Y: u5 `" x    元/t。

" m/ {4 P2 j+ r' X
8 G- n" ?2 J; F3 x0 `2 {
& J4 ^& K- u6 M4 C　　
7 f& e# W# y! ^: X6 M    2.4 气浮系统

) b# f2 B# n. m$ K1 e

　　
+ G2 L) e1 `% S( t) m    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V


3 X7 o$ f+ a, h  J3 m, c# H) q7 v
* F3 o9 B9 b8 m- W" |7 s  


8 @8 H8 Y. w# e9 R4 c- D' q* {1 h; Y+ l
　　
9 }0 T4 @; b! ^& z8 ]9 Y

( v6 p; `! |9 V- V0 G  ]  F$ |
  ^! u6 V7 |3 A) d1 s



+ R) X/ w+ \# P* @, C. U
1 e# l: o1 R8 r; G# V: K
& Y: v; P6 ^, g2 t+ p. X2 ]
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8 f/ V( `: n) Z( S
* ]9 h  k: L0 r
8 X- b1 o  U6 e- B( p; f
% {; R# E/ B6 C8 H" W) t　　 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。





% d' S% c% |% x5 p6 u2 U
1 @! R1 v5 [& d- ^+ g) M  
1 G# B5 \* S! G; V% m. ]

# U0 L2 ?- Y* i, h" |: ?
. e. O- W) E) t/ z
) g* o$ Y+ |# M- L0 |
  
6 J3 z4 t, r: }# {


　　 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。
5 K, Q- [. B$ l$ J9 h( c' `
" t: |7 h, {) E0 k* h; m, O$ _

   
* X3 \8 H0 W( z7 u   
  
' |, l! @$ S. [: m( B; A$ }* k     
4 K# \+ z7 k, L5 o7 e: m$ v! S       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
2 ^( \% u" N; {& g   
+ Q- V! b7 X0 {4 l0 L     
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
5 j/ t+ a9 H7 T2 ~" b6 k       　　 中间体
       　　 染料
0 L  N% |7 a0 Z/ h2 l% g       　　 中间体
2 V. Z% _# [2 i- |; H/ `       　　 染料
2 k+ z2 ]0 v  T0 P) u, k) I1 `       　　 中间体
   
3 L$ i( I3 e/ u& E     
       　　 原水
( T' A7 |9 k( ^- a9 }* D  t8 P       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
1 n4 p, K" K. v- N" D       　　 810
0 G) o0 G  o! E       　　 4050
% _* o( n' @$ S! ^8 f! L       　　 3000
       　　 10.95
, A9 n2 K- B3 n       　　 9.29
5 ?* r9 L" Z: g4 Q8 `& \   
9 P! k' p" b3 n0 ]3 t/ h+ y% b     
       　　 铁床
4 |" H3 Z! ?0 }% J4 L5 D/ p# Y       　　 出水
& |/ K3 v8 V/ }0 K       　　 7.93
6 S( t& S- X5 q- R/ T% G       　　 7.36
2 q' E, F9 T9 |9 P8 G7 _+ Y       　　 786
       　　 791
: j* E5 d; h5 w       　　 1900
       　　 1000
0 b' W7 t% W  _+ T7 O       　　 29.08
       　　 19.12
) b+ T, Q8 c3 C2 t6 Y$ L$ D" V   
     
       　　 去除率(%)
6 E% p- g/ j& n$ ^8 B$ b        
        
       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
4 T( I3 M( e: @' p4 ?8 Z        
9 u% z- {7 t3 P  a4 |3 d        
   
5 e/ n+ }: v% h/ f! Y$ S     
4 }6 t/ ?) \" f6 o       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
  l  p. w, @( M. |; v' Z5 I9 U$ `       　　 340
: C. f/ l7 n1 n' @& H( d       　　 110
       　　 1.79
9 g; h! I2 w7 u4 F   
4 C4 o4 j+ Z: }7 z* V     
       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
. n' S; ^- N( _: O   
/ z. W) ]3 L! H( A) r$ o     
* ]$ e$ I& T5 D3 z# S       　　 活性炭罐
       　　 出水
. }0 L/ L. `! F9 }4 R/ A! Y       　　 8.09
6 _" U4 f/ R/ F# U0 E8 N1 W       　　 141
! a* p3 f  ~0 ^: d       　　 11
9 ~0 z" [# D: m  @       　　 0.22
   
     
, G6 D; D) r) O, H8 k! d5 j       　　 去除率(%)
        
/ {8 n1 L+ X* i6 l) R       　　 58.5
       　　 90.0
       　　 87.7
   
     
; [- l7 n6 v; O/ j" V* H       　　 总去除率(%)
4 g5 W3 s) N4 ?$ b. W4 A+ ]3 T  I        
       　　 84.0
# Z. W+ n0 ?, [& ~6 B7 d6 E       　　 99.6
       　　 97.6
   
6 }" f! O& K7 |% ?6 U  
  
  

" q. p' K& H) B" m" E) D$ V

1 U7 h! H4 ~+ r1 V5 a　　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。
+ T2 ?6 f& W" u4 T) A8 ^5 H! b2 ?
+ x* _3 r0 S; ~! ?2 @* T7 B

6 Z0 f, |# a* y- H* r0 r  
1 s  S  |/ ]$ i! Y6 ~' ^) k8 u

　　 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。
% q5 i5 }' ?* s2 z0 X5 L2 f6 e3 P


8 d3 P  C4 o& Z$ I
4 h/ v9 T9 Q3 |$ R: \* b6 L/ L5 ?

　　 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。

1 ~' W# ~; W: k0 R2 M3 s
" s7 P, I# j5 V3 j
% _/ w0 |$ s, E# ]) d" w9 v$ C　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
0 @. K7 \' @6 [6 r
6 Q. x7 p2 K  p; n) h8 ]1 n' b% `
# F* e3 k' d" ^, o& a

  ?) z$ }5 @, }: b) y. V  g' h9 U

; p% |- ?0 O0 v　　 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。

: w& Y- O+ T& P9 _+ L8 |, P8 K5 i: U

7 v7 N' S2 V6 p" C& f' W
6 b# L& N9 E" L6 z* w& x
1 m3 b' q" T/ N3 c  K5 @


9 {$ ]0 T$ h" X# L
5 m8 ~" w4 b: y4 [8 ?0 Q& [5 Q: c
- a, J: s. |9 C# i6 W& X3 E0 o

' }* V! @2 Q) L& ~# l1 E" l2 `　　
: e) V' x3 q9 Z    2.3 混凝脱色系统




# w6 ]) ]& T- l+ V  I. o
/ V. `  Z: \) w% H1 M

" `3 u/ K' Z9 t

3 t  P1 Z. ~! H* F5 Q　　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。

# H8 C0 o$ `4 s* [1 V0 v
* i. E8 I* u( L- q. x
  
+ E& D3 @- {' L) H$ O) e0 D

  
* Y  Q6 D$ V: q
# {0 e! M8 P5 F& k! h2 |
/ N" t1 T2 q  b/ ?- @  F" v　　 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。

' ^. E: K. C' Z) o& Y

　　③电费为0.49 元/t；


3 F9 D( k, V- }3 c) n: S
　　2.1 调节池
! {: |9 a+ _1 c( i/ s9 U0 B4 J0 a
1 W% u  N$ O. @; [1 m

1 x* n( @9 L0 i0 |& S% K0 U3 v# @  
7 y9 X+ {8 W2 v0 G) E' A9 ]7 G
' _# F4 C5 Q) ~$ ?9 J  m
　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O

# M7 a5 N3 |1 M
$ \5 q  i7 b/ S
　　处理成本为3.51
5 m% o' A! M6 M# ]+ \    元/t，其中：
! ~& x8 ]* I& z' K( [2 Q# _) W# u
' o- u  y( C* _+ R% K2 d

　　4 经济分析
# N) _# A2 y% T+ s& W6 W


　　
( j' G' P5 k6 @/ W    　　　　E0(H+/H2)=0 V
6 a# k; M. ]" V: K( e


5 T3 ^/ ^0 p4 ?) m" Z2 ~7 V　　2 方案的确定
5 ], h( I& O% |9 v; b
5 _1 z8 U, A2 y& n# F$ l; z# o6 P
* m- p! H/ J9 \/ @; R
　　②人工费为0.27
, `# r7 t: i  }* |    元/t；


0 b9 a$ M/ q# F# x& y6 k
. D& g, t% w) }! J% R　　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。