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。

# E* }3 A% ]7 u0 E% v0 A
7 E3 ^! a  f: q: B! ?


% j( [' c9 k4 B+ L1 j6 \5 B" N
6 ]- z! T& d9 R% V9 B! V   


0 v( n/ d% Q1 m3 |- v0 c+ q　　 ②问题的探讨
+ E8 S6 m# W' G8 V

( r  }; D+ B9 Q  ]/ Q. h# m& e
9 `/ h8 ]4 @: R5 h% {8 ~
$ Q0 z( I" N, `6 l8 h3 T; ~2 H
; n' V% ^2 W' ?) b
　　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。
9 b  l5 g: V; K; X0 ]! c- Q


8 C; c* D3 A# z( T' H


　　2.2 铁床
: v. X( Z; F9 ^. S

! v$ S5 G2 L' b% ?) i4 a% N
$ C) w* q( ?' C( F* N  u3 A
; O$ h! _8 V: K5 O) }& m- g) f) ~3 W& n1 }
4 z6 a7 w4 @/ k' W0 Q7 f9 a' x
  


/ _5 {# J  `) u( ~


& \7 [/ w" Z( c! V& {, O   


　　①折旧费为0.86
) V& \. |; k( U* Q    元/t；



& p7 Y  O$ C2 i) Y  


, C# B. [6 {. W9 ~* r5 p0 _   


  

9 |  I# V2 m/ V) V3 ^; [  T8 L# F8 H6 r
  


　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期



  
, i( V" Z6 }) |$ d
/ P3 _( j9 @9 p$ W: O2 L$ y. x- K
- F7 D" b8 m+ b- x  
8 \3 R' m; S- a8 P
  G3 |3 }! E  a- P
  
, h: c& B. ?# z4 f! }! o$ D$ M
" F3 }- T; t+ [1 Z
　　
7 W( U# }5 [$ z" y1 F    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
: L9 g* w) z" O; J

# f) h/ b4 T: X' _7 @
& E7 ?- X  a4 J9 N1 D" t: V　　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 P, ~) S: p  X8 |" R* p- r4 x
( i5 y  G" f" F$ T. k; `

　　④药剂费为1.02
$ s( R! s: i% c% ^! t- R' @4 Y    元/t；


& u% z# }$ a+ c; F, @3 f8 P' p% k
8 j+ u, U* b3 E6 [4 C& I　　 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。
, J, d7 |# T5 l, W% B9 C
, T6 n. p  @' d) D

$ T/ Q+ h& ~- v$ N0 h　　 当有氧存在时阴极反应如下：



- c  ~7 A6 V' O0 c) G7 _0 e　　 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。
( |" L: Y1 g0 ?9 ?
2 f+ j& I2 X. C: g2 X

$ W1 h: _% e  X' [- G　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
0 E0 U; L2 \* a, a7 E& L1 p0 N& i    V
3 o5 t6 {5 |& \8 l9 V
) k- I9 ^$ v7 b. H; P2 J. d
; T1 a% L; c3 w4 _2 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：
5 y. I* n! y2 x

8 a0 l. k  L/ P4 K- T, {+ m/ _
　　 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 O* n0 i: j$ s' X! G. _# S( c: ~
. N1 G: F, o" o: c6 R. x+ N  


( \9 n! ^8 f* w5 a9 H) E

# s( N$ ]* @; h, b& v6 n8 @$ _
: G+ ^% \9 @7 I! C8 h
% b8 c2 B! g# L+ g　　
9 g5 B: Y' J( U0 R' Z4 Q) z8 {    2.5 砂滤罐


9 S" H) X3 \9 A$ x
  



, P: ~! `- X! C: b3 g6 [, ^. n" H

5 U$ G: B9 C$ c  i　　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。

; A0 L# s+ G2 f# W2 M

3 y  m3 ?3 L% P; w" ?9 P" U$ F　　表1 处理出水检测结果
- x1 k, h* z( }
6 N9 C; c' M5 |, s" G
* j7 A% N# m6 f' e: u
　　
    2.6 活性炭罐

6 Y- I+ `- ]) n5 f  K4 r4 i1 l

+ P' x! S  N+ f　　3 处理效果分析

* N/ W% d' E$ k5 k6 F4 @6 H& P8 [
0 P% L5 q2 o8 j. I: a
：

* |1 A7 m! D: d

  　　1 原水水质
1 H' e  R$ S2 k  g' [  
& {$ F6 T+ j  q  X3 V/ R, N# n. ^　　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。
　　 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。
% e! U1 q+ U$ a& s8 Y9 N  　　2 方案的确定
( x( i8 P; n" ^& G3 v/ ^. |+ H  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

                           

              
3 s- p( ~# w1 W' x      

: B2 S, ]: x$ m. U5 `+ `3 o0 D

2 p, Z" X( z3 i8 X1 A7 f: M* l8 L; k1 E
  
4 U# A9 u& R: ~& o/ j* Z: Y& Q' _

　　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。

0 o. C0 K: U7 u  e



5 ?+ H% l; }8 X* ?: P/ ?4 c
* W, f! [) m  @　　
) _( \0 @  H$ J7 U    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
$ M7 y4 u9 w* ]5 l. K
7 s$ Q, R% z+ ~9 T8 Q& z4 n
) Q4 e. L2 v3 y- }
1 m+ N9 ~2 Z5 ~& ?: a  

4 g1 b/ ]1 Q2 K8 U1 t8 n, z
/ ?! h% U8 B3 M. W0 n6 _2 ^　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
" O* K" X, t& k4 v; N) f3 R7 x. L& z
' [& Q0 w+ F$ z) o- _! O& m" e( o
6 |8 w7 M! M7 l7 @1 O. a" u8 ?
1 V6 V8 Z* e- P) l3 |  
3 D" E* Z9 @& U0 \! o3 P0 ?/ x. |

4 H% j2 g* F; F8 @8 n1 Y! w. ]; R  
0 _9 b- y6 a/ p. K, q
' A9 ?2 S9 e8 U9 b% D
4 W  s+ Z# {: r3 Y& n9 V/ z　　⑥活性炭填料费为 0.65
' _9 G; t0 H2 |* Z    元/t。

  l" U" c2 d& m! K

　　
    2.4 气浮系统
7 Y6 s  _9 U+ c- y( l- J* i! O

* c: D; K( o+ w) X4 N
　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

' a4 `$ ^1 Y. N. D: n. C- x; Q

  
3 J9 R5 c+ b. f# _( D4 O, K& H9 G6 p


* K" i) n$ ?/ T4 X6 _: ]  N9 x　　

" N% Z6 f. ^1 u
- j- u* L& H7 `5 f3 z* u; s) x
! N! l+ ?- R5 M) F( C

/ J0 n, I! k( p6 Y/ a6 m# M) ~$ M; Z" s4 s
$ w9 v' h0 X, x& `3 y
! E8 P8 u+ b: q- n


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" l# |2 L- @" g' |  \
9 x2 _3 p: Q5 A7 l# 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
3 C2 U, N5 B. {) X/ d3 x  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
+ |# k$ E4 e+ N% g; |1 L
/ t# Z" Z- f& r. Q4 z5 ~




  
  K9 O; w6 z$ S7 O- H" {
/ O$ t/ }& m) N9 C



0 R- K" L3 N' q7 t, C! p  
0 C( k- {1 l7 u8 P) d* G0 J

0 H1 ~  L8 G9 d6 C# y% R
- d7 E' O/ P0 k$ s　　 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
  Q) P0 D1 E# p* t* R  m，HRT为40 min。

( S4 t( I4 ]+ g1 F
: ?/ o: O( X& K
   
/ R8 B) \- A* {1 m! h  j   
  
     
       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
" \- c3 T6 \8 n, C& v   
& _5 W8 N5 P$ J     
# m8 a. o2 t; c' ?1 `& n3 |9 A/ i       　　 染料
) [; ]- L5 v5 z; l; L3 s       　　 中间体
8 z3 A* J% `# |( ?- H: R; q/ o# ^       　　 染料
       　　 中间体
3 U: l. M5 s' z  w8 E3 U8 C" U5 H       　　 染料
       　　 中间体
0 g& b. D- k0 G6 \       　　 染料
       　　 中间体
7 H% k: [6 r# [8 A' x: h   
     
, q1 Q9 \! A9 E3 A$ y       　　 原水
       　　 7.89
: J# Q3 D2 V+ C& c: Q$ x- n       　　 5.00
       　　 798
$ k" G' j$ y. ^0 D# h& f) j$ K" n* n' f       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
   
     
       　　 铁床
       　　 出水
       　　 7.93
- ?4 n4 H! u0 R1 y/ C7 t0 A- f* w       　　 7.36
, K* o* f& y5 q2 [, F       　　 786
       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
3 n$ w4 J; h6 N2 I" Q   
  }" A3 O, d8 X: }5 b     
       　　 去除率(%)
. b9 C0 U& M: N- H6 @        
5 s) a7 {' M" O! u; g; Q) V        
. \' |; T, h% j+ R4 R       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
9 \/ W0 |. V3 D! z) a/ `6 F        
3 ^: \) f7 c& y! p* B        
   
     
       　　 气浮池
# ~% {! t; Z) z% i8 Y# u       　　 出水
0 {' V( I& e8 [. D       　　 7.56
) Z! d3 I1 t8 }+ P% F3 d       　　 340
       　　 110
: D9 z/ P/ C+ I; I7 y       　　 1.79
   
     
       　　 去除率(%)
5 X& T2 o7 D5 L7 U* L8 L        
+ F! L" V6 m% \3 C4 N       　　 56.7
) M* C* {# x+ Z: J# c       　　 89.0
       　　 90.6
1 ?  L- g$ ^: R% H3 h   
. i2 A: c2 K) j     
' q" w8 @0 x8 \+ L0 k1 U7 p$ o       　　 活性炭罐
# l- R, z9 w& y$ q' i, d4 {  e1 V- L       　　 出水
8 A4 c( A4 U$ f" U0 y- H       　　 8.09
       　　 141
) t/ A* J# |6 I! H0 c. j; t       　　 11
3 J* |; l/ J, I* Q* e( }& F       　　 0.22
   
     
       　　 去除率(%)
3 c$ a. v& [& y: O- [& u* t2 L. o' v  _        
4 E+ s1 e4 G2 h/ \/ H       　　 58.5
       　　 90.0
$ f1 C3 ^* J0 j% a1 g       　　 87.7
   
2 T1 k/ ~& t" Y2 G( p& Q     
       　　 总去除率(%)
        
5 j: g) u. V; c1 K5 q       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
* o" S* z0 A, ]/ H  i3 }5 O* g+ w" @% r   
  
  
2 G  s" `; s( a& }: s  
" H7 b8 p. o; w8 ^8 Q' x* p4 I7 M
0 Y3 |+ x6 E- Q- r( w  k& Q

' s% Y0 u5 Y1 F# g- 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。

$ c& X  d8 x# H  n( L

  
4 D4 x7 J& c9 H# X2 N# h7 f: c

$ A% Q, I' h; C, C. P8 N# r* T　　 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。
/ W' G" M( W0 q  q9 i% W
2 i3 A% ]% W% u7 s

' H5 J9 d6 Q! T1 R% [4 i
: }9 i9 [: Q* n
, V, }5 X1 r2 v4 t+ h" O
　　 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。


# `; l0 N4 {1 U  y8 l% D/ f
　　⑤铁炭填料费为0.22
! j! D# W) t7 Q' l4 r    元/t；
' H" b: g& `% P! k6 {* B& \
8 g1 ~7 D( [6 y4 y. b

8 V" L: W% A# N


　　 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。


, T5 G+ E% v. c3 R2 N$ x
) t  p: i' S2 p$ L) }* ?4 A
) \2 a- g6 U6 K9 t* D



5 h" ]0 m  v+ D. ^; l



/ g! F2 h' g+ }- g' _) U0 J　　
# g/ l% [7 i7 ?5 r9 e/ L0 j    2.3 混凝脱色系统




! z3 }) {0 ?5 r  z# x
' E1 c/ i6 Z- u/ k3 l/ b


$ M5 j2 w  B* V5 n5 d( ^, K
* u1 Y7 @. W: @* ]6 F  S! I! d8 m+ K　　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。
6 q( T, i# J3 i6 b; |8 U

2 s5 V- ^# c2 l$ o
  
6 v2 I, {2 |% n% F
7 |3 A7 U9 ^# e( y, }, E' l
  


  \* y) D8 R, N0 `: n　　 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
, x) o' R% E" @  min。
+ `# P0 y7 ]7 ?4 ?* N9 o# V, `) C4 `
; B) @7 F- h; e/ o
* G4 ^5 ^* M! s" i/ A
, W3 B- g1 u2 {/ ?  ]3 q% C$ Q6 {　　③电费为0.49 元/t；


/ R5 B, R- A" W# u  o
0 i0 a1 i, Y7 s* i- H& }　　2.1 调节池
* |8 d% D+ X- B

. N9 s  R+ A5 J, C" F5 R
  
8 m6 k$ Z0 Q: t5 Y3 p
% ]& P/ R1 b: c
　　
' [" I4 F9 y# l* `# z0 n    　　　　O2+4H++4e=H2O
+ v3 d; r8 J" D$ a$ u# G4 Y3 e  g
* l- Q; G3 v' ]

　　处理成本为3.51
    元/t，其中：

  t2 A% R) P& b- [$ [

: w# e, e% j1 H　　4 经济分析
6 ]( I+ c( n9 J
0 G+ @! `1 W2 v% q1 s
4 M+ @3 q) T+ W" C% F
　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V



' ^& F% P6 g3 Q, }1 \% N　　2 方案的确定

' ~8 o+ a: |. _3 Q6 Q) p& D
% m) x! Y4 R& a! C0 P( G5 j9 h
　　②人工费为0.27
    元/t；



! y4 S/ C! C5 q( D# e, q* u* C　　1 原水水质


2 N1 @7 j$ _% j$ m2 g
: }& k. t8 h, ^1 s5 T　　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。