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。

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$ r; |4 U2 L% B! |

   


　　 ②问题的探讨
' X: c/ I4 }9 c
3 l$ o7 X( g( F9 X  v4 m6 {' s# Z

* F9 }/ v5 D7 }, f, C% X+ _* }

  r6 S+ M" P* O  s/ e# L0 I" b7 v
　　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。


4 X  q, ?) U4 k4 H



' P' T  d$ E! b- V2 N) r1 `& F　　2.2 铁床



# u) J  N! I- g1 ]) u+ A0 Z% w! ~
) N( C% c5 U; z; [1 [
, W4 t# q( a; B5 d  e4 r
9 E! r' w4 u& c5 A  
$ X$ L4 m! M1 e$ B" Y

2 N* e; q1 A. Y6 C$ l1 c# k
6 Z& A. a3 f+ {/ z
& s" [9 g5 c; a9 l0 ~- A
   
3 u8 j' ]1 _* Z$ Y5 Z0 ~; q; s3 I
6 z' k) L/ a1 R
, d! n9 T" x5 {' I1 `　　①折旧费为0.86
    元/t；
0 _6 e+ N: H/ T8 J' o
7 N" ^! _1 G. U( a
, t( j: t2 E8 ?* Z
; G4 g; ]% f6 g& ?. `8 U  

7 f* l3 K  ^" e8 n! I
   


  


  
3 W& Y( n4 e, N9 g$ @

: J1 R8 V4 t" f  W　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
( g% ^8 Z; @' ~7 n+ M

' \# c+ h$ q' ~, w+ Q( M
  


  
" c! i8 b% e( Q. T+ i, S
6 \9 {. Z  a% ?4 ]7 m4 E
  

) I* ^4 Y- R4 q; [5 M. e& y' h" N; ~
8 o- C& z( J- W0 n5 t　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
+ l/ C/ D9 u. W$ [; R


　　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。



　　④药剂费为1.02
( `# i7 N; W8 W# E. e) \8 Z  x& h1 J1 m    元/t；
+ q6 L4 P8 n% c( k9 h7 `% o
) i" Q8 b0 r5 |+ p/ S- @$ o6 P
4 }3 D6 q- A+ A
# j7 F; [6 M" g! M: U1 n/ f7 |　　 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。

* q) K+ f' J' ?8 ~& Z' T
4 _2 b1 n* t$ `
　　 当有氧存在时阴极反应如下：



　　 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。

; p& K& U- N2 R* C

　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
- a+ Z) a: Z0 n# ?    V
4 L! l( U2 t. Z. {9 x& r
2 ~) c: _9 e% G& \' _
: [+ J) Q- r: f$ F
　　 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：
7 {1 I7 C! Y! q
6 `3 V! U" U7 u# i' M6 W% l: h
( q+ R" k5 e# G' P4 r! G. ^# p6 x- U. ~9 [
　　 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。


: G* e; f" B* j) T0 ~# m) n0 Z
. Z5 I$ U6 ]& b5 @: \+ b; I  
/ k) N+ O# c* W" u7 x+ j7 P7 y


9 T# y) s  B( W$ l" O
$ `3 G& C7 z$ M  ]

　　
, @/ v8 I5 ?5 u! V+ c  E    2.5 砂滤罐
% U' I& P+ c) C

) W* r8 ^6 X7 Q" y6 i# D* T
  
, c# D- l+ F: P: C7 ~0 O$ D7 y' O
; ^7 K/ y0 p6 j

2 u$ G, a0 d: @
+ V6 `; Q! ~( {2 |" m
! @% t9 D, j* 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
: Q' b  F! E+ k  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。


* D- F/ M! X& I8 \! I
3 Z1 R/ |- C$ |( Z1 Y　　表1 处理出水检测结果
% R9 G( R$ G( Z9 X


% }/ k5 `+ Y( f. _$ p　　
( z/ c* j1 k; S# B    2.6 活性炭罐

$ h+ v: \. k$ J% P5 ?  r2 w
2 {2 P6 z; c5 L/ M' H1 ~$ A
　　3 处理效果分析

; a+ p, i: O6 ?, z, U% o4 U
4 f# f( t! W; [7 }: ?& w7 j
：
# K* b; J8 y8 ]4 U/ C% g% W2 T

* N2 E3 }1 C& T9 M+ \& G- C! O5 l2 V
  　　1 原水水质
  
' S9 A, L1 g8 B9 }　　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。
# ~$ a' v: O& f1 C5 |7 Q　　 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
  s9 S7 r8 E+ b- |5 |; `  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

                           

8 x7 t7 Q/ [' u              
      
, v2 p# ]2 d" P4 v
: p+ L7 w8 y% b- Z( {8 T
  Y- J. I1 S/ G9 R0 U( c
1 V7 b% e# K: R: n$ y2 U7 j: @
) D8 y) g$ J0 B( g2 ]3 {  
& u) }1 Q( a* f" O5 Y5 g# J" V0 u

　　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。

. V8 |* ]/ b! }* W
# S& }$ H7 G4 K- n9 ]! Q
2 q2 ^' w9 u0 w/ d: T& r8 J


　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
1 |6 z: k' a+ q+ s8 N# f  q) h0 N

# b/ s) n3 ~8 j2 H( u/ b
  
& W0 p% ^! D( r
" s$ l) z5 j" E5 I, h. [+ `6 ]
　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)


; S" O$ d0 f7 h
0 _1 v1 u4 `$ ~. U% U. g, N/ d  `  
, h0 T7 i1 s# H. }, I
) C; {6 n6 r$ b+ B/ p& O7 z, @, [
2 C" b* P/ R( Y% P. Y! Z9 ?6 L  
* O! G) m' V( a$ w8 y8 h
6 L* X: m0 Y; i( V" T4 y
7 K5 J; l8 j4 F6 q/ F2 ]　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
+ L+ k+ _8 k' F


' e8 \1 P) ?+ a' M1 p  I1 o　　
) x1 l* O& d5 _0 D* p; F9 y* _& L    2.4 气浮系统



/ `$ A' I( M* s" l　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
9 o6 U: o+ f8 ^$ w

, D% v4 x& V0 y0 V4 f- A7 z& L0 ~
( d$ H/ ~# g: `  X  



" p$ z# }# x* X8 U' y( Y　　
8 ~8 g- q2 w; A9 b7 `" V; ~
; u$ G7 t  N6 J1 @7 f, ^

! B! a! ^) |9 O
' Z# A" `9 U; B
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7 L5 R8 b, s9 }3 V" L8 z
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+ x" b( V- T3 ?
& e+ u6 k9 y% s. {# U
2 [8 M$ t4 B  U0 G& J, K! D


$ P8 Y- h7 |( O1 n　　 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
- r% Z8 C& r" v- N0 r: O4 X  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
6 J3 E& K  `( m) h1 z) [4 d





  

1 e% E' U$ i5 W



  

2 Z: b$ d( w$ |+ B. f
0 B# X+ k6 S7 F$ c3 J1 d3 C
' T2 l$ z: ]5 O+ 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
6 e' v1 @% ?; C* y0 p% |/ ]  m，HRT为40 min。

2 f) x" `% a" c$ y* C% w5 c4 S# V

   
   
9 I" g6 M  m+ d  w% U) o( a( I  
9 E( X4 p1 B8 ]( J0 b     
. X! [3 d' }) O. Y7 ]1 r7 O% N$ f" `       　　 项目
! ]7 O$ E) X- U' L3 A2 C& W       　　 pH值
) U. ~* C% a' `8 M/ p. Z& o       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
     
8 T# W/ _" `- ^: F' m* ~       　　 染料
       　　 中间体
; E5 T! C8 f& B5 r0 ]/ d       　　 染料
       　　 中间体
) R+ f; w0 e4 g5 ?+ a% C8 k2 j0 m       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
  p+ D: R* ~, l( i       　　 中间体
* x2 G( v! O; b4 O! {) J8 ?: c   
; ]7 P% N2 H: v% [3 l     
) Z6 c& {. F* ?; @1 \9 ~' k. y       　　 原水
+ q& C) |* s2 w4 E$ V       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
       　　 4050
; O- h% i) X& N% L* W; l7 p       　　 3000
1 X* c0 j" M$ \# t( Q       　　 10.95
* ^+ @, p% b3 q' B) j4 w/ w       　　 9.29
   
& ~/ q: G8 r' W; \     
8 \: J; H# j. X. H  r$ }$ j* z       　　 铁床
       　　 出水
) ~! d; O7 F  ^  z% o  x! Q       　　 7.93
       　　 7.36
5 z! q$ ]2 S6 S/ e3 a2 ]3 t* R8 u       　　 786
       　　 791
6 ?- b" G) e, e& M& B$ g# N% ~       　　 1900
0 I) T$ b# u/ y0 y7 O* P       　　 1000
       　　 29.08
' D, n2 Z# W* v2 @+ d       　　 19.12
9 ]+ W# ]) R. d7 Q   
8 O) w( `9 B1 g5 m0 |" Z$ W     
1 P  I" r1 |  f% ]6 O       　　 去除率(%)
# Y# ~" F; q7 V% u        
        
       　　 1.5
. i2 \  v# K, F       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
( {$ ]  R% Q5 L1 q7 I! o        
) p: @3 H! U% Z) Q        
. }: `$ d) C! {5 L: P1 b% v* ?   
/ i  M, P9 H: M2 k% b     
       　　 气浮池
       　　 出水
% {' }1 |2 u5 D/ H9 ^  S       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
) n9 r( O7 A, }2 `% m5 P3 C1 A       　　 1.79
! s5 c4 n# c# o% q) n% q   
     
       　　 去除率(%)
        
) S0 w3 E( \0 x7 q4 A       　　 56.7
       　　 89.0
* X2 ^- J1 h' H: ?. t: `       　　 90.6
   
* f- P) d3 p8 x* q- I     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
. t0 ?# I/ k" H( |% t3 z, r       　　 8.09
       　　 141
$ _7 f$ V4 W: d, B3 F7 [1 \  a) |9 U       　　 11
0 A6 `! d: e* _       　　 0.22
8 K5 r2 h1 [$ B* ?. |   
  z  X1 U4 ]+ I; q$ P/ Q     
       　　 去除率(%)
, U1 P) a9 i3 r4 }4 a; h        
       　　 58.5
2 c6 N9 B3 ]+ B5 |$ y2 }6 B! r' Q       　　 90.0
       　　 87.7
   
     
# ^. k% @0 d0 O+ C- {, U8 N( J       　　 总去除率(%)
2 e, b$ e# [8 h" _* V8 a# z        
0 [# F3 Q' ?' R       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
   
9 L4 U% ~0 [& Z( g' m4 i  
  
: _' ]4 \) [" p+ ]5 O6 {! K( g  

9 k+ ]; \0 E, ?

　　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。
4 g$ ^: M" h0 y3 k; Y# [
5 A' ?+ J* G+ \$ W

  t5 h) w0 S; Y  
% c9 Q, @( A2 h" t  v1 E

/ e  J0 S3 X, a( `4 O, R$ M' \　　 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。
* m  \, f, |$ H4 I) _8 X- C

. x  S0 X. V* o! R$ A
% |; X# Y! a3 N- c+ @2 F0 R$ ^


( N! k4 [5 l% q- F; c! \4 a. ^　　 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。

" K7 ^: x9 t# R/ p' j$ Y; \! `; X, R

% t4 c" G" D* {4 q7 ?- }; h. n　　⑤铁炭填料费为0.22
, O/ g* Y+ D' l$ P; i- X' w. z, l    元/t；



$ f7 @6 `- O" c# m! d" m! ]

" U  ~; Y1 B4 a% P
　　 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。
5 K9 N+ S0 f9 v
1 b  [" ~# c/ B( l" s! {  S
1 P: _- S( T* m1 H+ Y



" N! D* L9 Y- n! s# _0 d' X( O


8 h  p0 y( h' G' V. W/ X( T8 q
, Z$ J9 H# F3 z2 E& ]  u* _3 c

: Y" x; G7 f: X8 s　　
    2.3 混凝脱色系统
1 x* {& \, k, \5 M2 x# j: y
, W! q. e& R, v7 |, S



! d) P' g. l, t0 y+ C' U
; h$ R: I+ u9 x$ W8 ~


0 x  L/ Y( ^! X  C3 s/ }　　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。
/ k* w6 C$ I4 ~0 X


  
' [5 p/ y4 n; O
! m7 m2 ]5 f. Z, z8 m2 B
  


　　 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。

- T4 H; x: U- k+ `+ z( _

) j% f) T7 f8 l4 D　　③电费为0.49 元/t；
6 m, ]8 [: p! _4 s/ L* H8 u' r


　　2.1 调节池



, i& T! s* D/ _6 V1 @* V  

+ I- Y6 ]$ q" A3 P
( _3 T5 v; T7 n" D　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
$ ~6 p5 C* N, k9 }3 K& V
% F, q& I4 t' c( A
4 r$ y0 G+ z, ]" u! Z
" ]& E# ^; `2 Y8 j$ E! v　　处理成本为3.51
7 M- z' `- k0 a* r  t    元/t，其中：

3 D* e8 @# u/ t* J9 _( J5 i. o: a
. i, ^$ ^( S3 B
& G3 H% b* P( J　　4 经济分析

# [3 b) B$ \! w$ G: Q

　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V


. m  [* H/ T9 N3 ]
) w" c2 _) ]: [$ S6 ?$ B* z) U4 K' A　　2 方案的确定
9 ^7 e2 T9 W7 v& ]; i
' M$ b# g, p& y
. s6 M4 m  P: I* A
' f/ E/ W; L2 J! U  O0 C　　②人工费为0.27
    元/t；


* u. w2 F3 ?* o1 w/ _8 O  d
　　1 原水水质

/ X! `7 I* w( ]( ]
' X9 `. }) {" S" {  @/ ?; Q
. w# t0 Q( x2 ]2 {7 a　　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。