铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水2

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　　注：表中数值均为平均值。
8 x* Q. s) u' F6 c& I

1 j/ B& n; g& z$ d% d& f9 D

0 D5 i8 O: D" t& ]3 h' e% [; ~

& e1 q/ D! ]8 X2 x- J1 ~. u; S   
& ^" T8 z1 }+ \; j9 c
4 V) t# ?% b0 c/ c" z) w, K
/ [+ a7 K1 w9 B' Z! d( Q2 \　　 ②问题的探讨
  F& D* }) y$ d' X

9 y) _+ l: u1 D; [- c
( U6 z1 K! p5 z/ g7 i* v: ]  o1 Q


　　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。




. W& f" L5 c! w* K+ s6 R' u: M% O; V

　　2.2 铁床
" Y" g  k# r: Y3 {' v8 ]
! y* J5 A! _* e, H3 j0 s3 e! t
5 i. z, e" D* t* |% n

) Z, e' q3 u* [/ H
' ]. X& X: X  }) P
  




$ m5 T# v6 N3 o) a# }2 s' N
   


　　①折旧费为0.86
    元/t；


% h0 z% J0 j6 A) m
  
1 W* Z/ U) r) e9 a, @, u4 v7 [

* U3 _/ h4 B( o6 G0 M   
- e$ M6 z4 L3 E: s7 P  H/ ]5 q8 X- G+ F
! c  u! f$ }7 Y5 h
6 r) N4 S1 n7 V  
3 S# u2 _) s# ^' f/ [2 s/ _

  

8 W" H0 z. C% I7 ?  R
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期


9 L5 m( U1 z4 [, g9 U4 e
  


  
9 y, \* C$ q3 [

  
( s' r/ m; e2 [* N+ `- e# W
$ F& m% c3 U  \& y+ v1 A
# I! O5 ~( g' N' R　　
. a# A9 j+ G/ @7 b% u* m/ x    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
. e$ z, B! j6 W: R6 v' q

' H% P3 c7 I- m7 z7 G7 w
　　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& v" u' F+ J8 v
. E; E6 U; m! z

　　④药剂费为1.02
* D+ M9 M8 d: W3 J/ l: \4 N    元/t；
/ U6 l* U) n5 n& Y' s5 r
0 W0 c" `! F5 U5 X4 C+ W
+ Z; P+ m$ [3 o" ^- Z# r6 V
$ O$ u/ o" n8 d( T6 k3 K　　 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。


- g) i9 ^% H; x2 g/ u
　　 当有氧存在时阴极反应如下：
) p, L, b% Q) |# ^3 s


; O% ~8 I9 {3 C( q　　 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。

3 J; v" ?9 T; X5 ]( W1 a6 n

　　
/ J* S& u: Y' k3 p3 Z  d7 \6 ?8 D    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
  ?5 L" q5 y- R# k6 X    V
1 x% i) p% U. r$ r+ \+ e


7 R2 H* D: d" y5 C: K5 F6 W　　 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：
; e5 [2 b6 ^7 f$ {+ o! O
" B  f6 N. S# d( E" s0 V7 S. B

　　 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
: n9 O: q1 _) Y) N/ A  d，HRT为30 min。



8 u* \; P% v- [' ^, p  

' G# D' b" T0 r, |( A9 B

4 m( h  h3 K& F# v  H2 v0 i


　　
8 K. U7 |5 O" R: i2 z& ^' _- A- w    2.5 砂滤罐


3 v2 L/ B' [$ p4 M- r  D/ v
  
2 L! n. i: X  i, K
' V" \& y( d& t- A3 R2 z, e+ H) B

* L0 u2 F* x+ ~3 t

　　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
" f1 V" Z5 f4 H2 k3 R  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。
  S4 i3 j9 R4 z) |; I% g- A5 b
- b6 N# ^% n# j2 F7 M* u# [
- w' N  G9 [! k* a
　　表1 处理出水检测结果
& M7 i9 {% P& D* P  T& h  ]

" L% R( l" l( L8 }/ n
: f( q4 i2 i  f$ O, @  ]' \　　
( g1 k" X' K0 L  `2 Z2 }- u. n9 D    2.6 活性炭罐
7 s* O9 L; a. Q$ W* c& u0 k: g' s
: C0 K; n2 ^0 Q

　　3 处理效果分析

7 F4 L' c( {* G; Y: i
/ [) A* A: z% }: {% y/ L# `0 @& o! B$ _5 r
# M' l1 r/ E5 [$ I; B' [$ I, v5 x：
, U. d% S/ B5 W0 s$ A0 A
! \& g0 E  p" M; d' \& j+ q

  　　1 原水水质
  
　　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。
0 V* h. p$ N8 t1 E# ~+ Z' @( x& G　　 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。
& F6 O3 \. g8 Y7 k. `2 i# W; A2 {  　　2 方案的确定
  
1 ?1 V+ n/ t  q! n$ |& |　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
+ @9 G, e  x! d8 A1 B
                           
: A0 O; k- `5 M; l9 B# z
              
      


+ ^" v3 l: d3 |6 R
8 H7 ]8 Z, _! i- v
/ m# n2 M7 [1 _4 r  
6 I0 ~/ h  h# B# G/ N1 X
, T: F1 A% o& K+ g4 p( _
　　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。
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0 ~$ ~+ h, B! o& i. Q( X( F1 m
- X, g6 A7 _1 g4 [( {# h% E4 a; R
( k! l' J9 V* _& `; l: w

9 h5 Y$ Y6 s; w* b5 e% K! @0 b　　
3 [) I: p# d  d    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-



  


　　
. D0 R- S& O+ d1 V6 A1 n    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)

0 n# m7 q) `9 a/ ^% g: I
6 x, T. N. v0 \! X' p& |4 v
  

7 p) o) |1 T# R& N3 q0 i/ c2 m1 }
  


# F( I# @6 b4 k　　⑥活性炭填料费为 0.65
/ k4 d9 U, u3 r2 i    元/t。

" K6 r/ ?. m+ {+ Q' g+ |! X2 |, N0 G
$ n/ k& i# F2 j
　　
; _2 q8 W" ]# P- M- Q' K0 N    2.4 气浮系统
( c  M8 K7 |. e% ]0 y+ K; i

& S6 s* g8 V- ^: d- L4 A7 U( Q
7 R, f" Z  a  i　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

4 r- o: J8 R$ l
# z- j0 o' K0 v
  


/ d; b  O7 ^: x; e: J2 F2 C
) N. T; d) X7 e) V　　

5 T4 H. `, `3 T! ?! p
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# H1 ~8 y* o1 n* G# f4 |


. L' c3 o, G, M9 c- k: V
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) f4 Y& X, Q4 W) m" A$ q7 A2 I- B4 Q
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7 R  l) F! V* Y: ?& o, T
! Q7 P9 ^  ^3 m; t1 I. O* O6 d* w
* ?6 L5 `5 z) `5 U. l
; p* ]% ^- I4 f5 S2 \0 E9 y* Y- N8 H　　 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
4 ~% C$ t: `1 E( R  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。



9 m/ C) a9 c" X

% R9 g3 r# l7 }- n; e5 i
' N5 b6 B9 v# m; o4 {, f  

. W7 ^+ r2 N5 Y" @
" Y! p, K& ?- A; |/ H! M/ R) A
! d% @* G2 z, t3 A$ h
( l( u: H" w$ M, T6 x( e  m. ~
  
' ~; e) O4 Z( `1 N

8 J) V% `! Q/ d' A- p
　　 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。



  r; n; X7 [, x/ P9 ]9 W* z# i   
' M0 B$ d% M% _" p+ k8 c8 [   
+ s& J. ~! f; @' s. b/ ?  
, b" C. _# V0 s" K     
       　　 项目
/ E0 g% ~4 x/ @) B2 Q1 u  y& O2 N       　　 pH值
  V' j* U+ P5 S( ^/ |9 t) Y- H       　　 COD(mg/L)
1 M9 K" |: n8 E5 e/ o6 g       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
     
       　　 染料
; W. }" U% Y$ E6 R       　　 中间体
, v; |7 g7 C  F; b9 R) v) F. u- Y! G- ~       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
% V. q, ^7 }- @5 H       　　 染料
. C: k! Z9 U" f! X/ r* D7 O       　　 中间体
; v. c) }# D7 w. ^! v   
, b2 L  e  _* d% z* t3 ~     
: R' M- w8 n6 q, ^6 D& T       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
2 {5 N! ]) Q* y4 H5 R4 \       　　 798
$ q& M% M1 I( v! S       　　 810
  x6 s/ V8 }3 O& Q       　　 4050
8 K3 A! R& ^$ y& u. b       　　 3000
) N& {( ^; D& Y- v3 X% H$ f+ T! h6 b       　　 10.95
' ?% V- }6 l; B# {. u       　　 9.29
   
     
       　　 铁床
       　　 出水
( |! x/ p! L' I1 U' A4 i+ @: K       　　 7.93
/ w! R4 @7 }9 V+ B* @: r* M       　　 7.36
" t, F, ~1 E( ?; W( }       　　 786
       　　 791
! D; o1 n. H; ?& G* f       　　 1900
       　　 1000
% b, S, f6 C, ]3 w       　　 29.08
       　　 19.12
   
     
# a2 G, C. s: [2 V  H       　　 去除率(%)
/ I" ]* x5 k0 G1 }# @% W" f& J% ?        
        
- @' `4 `8 k. }$ v% N; E% n9 U, N% u0 D       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
        
7 g5 W  ]+ E& _" @        
   
     
, W" w( D3 ?7 ~2 F4 O  l       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
' J) Y1 L5 H; V1 F- |! u       　　 110
5 m1 u2 F* c) a+ O' S* M       　　 1.79
6 O2 q2 p& h. J   
: w  T5 F! ]7 }     
# B; {4 K1 C# P" Z/ |$ L7 n       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
( l' b2 H1 }1 M       　　 89.0
1 b/ z: [8 N5 x& B  X+ l. o- i       　　 90.6
3 h1 @5 z  y# }  e0 n. o   
2 _* w- |) v5 ~& I$ i     
( n8 t, ]. x7 Y# B3 g  g       　　 活性炭罐
4 [4 F9 P; Q) P6 m% `( H& f3 t& t- r       　　 出水
       　　 8.09
/ P. f. N, r* R& F' B) @       　　 141
) b/ @1 f* c# o9 i0 B       　　 11
& e# j* q. N% E% j! t       　　 0.22
   
% w, X& U  L& e9 ]     
       　　 去除率(%)
1 v; V2 k2 j: t" C8 B        
       　　 58.5
! x5 C8 Z7 ]4 c: D       　　 90.0
       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
# N$ f1 B" ?8 a- U0 F- d- `        
! ?/ I/ V% B8 g" u( Y& P       　　 84.0
% r2 @) `! L3 ~: K7 |       　　 99.6
8 O0 P3 [& c3 p: l0 A" O9 p       　　 97.6
   
$ A, k5 [, H' D6 f  
  
  


  {  Z1 n! O( y
　　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。



  
. y$ x) d% [* F
# ]+ q! \/ c: L
0 K0 i1 G- r2 ?8 _& z　　 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。



: h2 M: ^# I' Q9 j3 R
5 u$ k4 {! b7 h/ F! s
- z" M* Z! m8 X$ }& 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。


# [7 ?, Z& ]% x
　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
' x* M5 x  P0 K3 p! h; @, z5 o
1 P) j7 F* o) A0 M
( j: `7 E( S7 s8 _5 {
4 Q7 r. x' w# E; g, `* W0 C( j

+ B" p6 ~. ?. }- ~" X$ g
, D2 C# \. L- k% |　　 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。
  ~1 u0 Z) {- N8 `1 H


5 c: E: w2 c+ ]% ]* W% c7 w3 C

4 R  R, q" z5 Q2 n2 S  Q

# @0 k/ H+ t9 G" u( a& t' i0 I4 j; i
5 z* w+ }4 T4 M- S- {
% x% l9 z& o, V- E0 j


　　
    2.3 混凝脱色系统
# Q# {* P" P, n3 [

, K4 D/ E( o: c
/ v0 w1 [6 L* y! W4 W" r+ i. V( t: s
* X. O' ^8 e2 B5 Y  V+ [4 A' Y
+ a4 U+ z9 R  E) F' N; }5 ?7 W
- t+ L0 }$ J( v; N6 P$ t) r
9 F) U" T1 k/ C; T3 E* x! Y* Z% ?+ q
& S4 K8 l+ H- z8 c) s. c: i
2 \6 O" O& D: f4 x. A1 r　　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。



  
8 Z6 h- f2 [) S; L7 N+ \: N, q9 _

- z! B$ b) w4 h3 \& |* S* ?3 a6 J5 P& P! n  

* |5 M& V3 W' ~; ^; E7 h# x
　　 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。
9 U1 X7 G( p9 ]# a& B8 @

8 l" E$ Z# |7 D6 `. s5 @
$ l- @1 d# u8 e6 j8 i9 w　　③电费为0.49 元/t；
0 c) Z% z6 U+ Z: J) ?, C0 D


　　2.1 调节池

5 ^: H; C! e8 J- J1 {9 Q8 Y

2 b: q; R5 J% P" e  
( h6 n0 m5 r( y$ e% U9 T% @* |

9 F0 L' x7 R4 I1 v2 r1 y  n" w1 I　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O


# Z' q( Y4 z* |
* N& ^8 J7 Q) Y6 k1 E! k' V7 l9 |  @　　处理成本为3.51
8 j8 U( k# j0 {, t0 }" I    元/t，其中：
2 A! k( H3 R! p! x* n1 ]3 G
  s! |/ D' B% _( B- q2 E
" v! z2 u1 r2 h8 T8 b/ t. a: V
　　4 经济分析
/ S5 z6 \, X7 @# H8 e


! Y' ]" R$ O4 g* i) _4 q　　
* _- |2 B+ x, ]1 O5 r1 p. F2 v    　　　　E0(H+/H2)=0 V


) m) e. c' e- e8 R# z5 w' F
7 g9 S5 O  g8 w  \( _　　2 方案的确定



1 G9 p0 l  k" P& \　　②人工费为0.27
    元/t；
& `( ^4 F# f; z  f- x3 |4 `

( `. n& [( o3 @. U2 r. m) v
　　1 原水水质
4 ]( E1 |; T& z

# g! f- y4 n* s
% \6 l0 M# ~$ w, T& b, e' q3 ?- N# k; ~　　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。