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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. U- _! Y8 F1 @5 O  @5 k1 D6 F
   

3 y4 D9 f# s" E% d* t
/ F0 G  m, K! K( w( Y. V; w  k0 M　　 ②问题的探讨

- o* h; V6 f8 X+ d' b
5 W& V$ s, @# h; J$ H6 L
9 D# I# U4 M+ d3 n& G8 S' V" W+ g


　　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。
* }) ^' H' V' r) b  s9 E! {: C
+ b4 d3 J' G3 ~1 \
( [% I8 L$ H4 K/ \( z7 X
- q2 c& {1 y' F

' S) P: v2 b5 Q/ o$ z! n
% a9 M1 r8 d! U- _  E　　2.2 铁床





( R/ H# Z) p' f, L5 q1 m1 U
  


- z! l8 V2 K: J4 F
2 G0 B8 m4 R+ d4 }' a

   


/ V# K* N- T. H) F/ s　　①折旧费为0.86
    元/t；
/ c0 R  K) @8 l7 w7 ~3 K2 \

4 r0 R2 J% Y, o) S% D
0 I" Y+ ^. V* T! \  
; l0 A. m* S0 d
0 U7 F$ I  C) a( i7 w
   

$ a2 ?$ x+ g3 k0 d
  

4 }+ ^& b6 |" d4 D: j6 B
  


, P# b6 Z- e& y# c　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
$ O0 s9 m0 @3 M' ~- ]
' C5 q$ W  D4 R6 i" H1 I

  


% ?0 g4 x4 W& ^6 O  
: Q, G1 G9 A, y

/ \( G# n% {* f) d  g  

& S/ G2 v7 D; h- Y8 a, E
6 P8 Z' M- P8 u  P! c& Z' i( v　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
0 Z6 h3 l' d. \% ?' H

9 D7 e1 X" w; V& g8 l4 Q
　　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。
: [# t1 `: q+ j0 S# [

5 ^) _7 `% {  d( X
　　④药剂费为1.02
+ r/ i1 l' Z4 Y/ K; g% y  K9 e    元/t；


/ }/ d6 ^/ x4 K" o/ I( r( z* H
1 U' ]$ z- \  q5 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。



　　 当有氧存在时阴极反应如下：


; S9 M  T. E9 B' d3 ?
2 w4 k# b( k; U1 }9 w& b　　 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。


/ s- x4 c+ r5 W2 ]
　　
- i9 |! B! \. {& v4 T: b" F    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V

. F- `% p' n' @; x7 S- `

　　 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：

6 o* q; T- b2 y( `
% }, R# D3 C6 h( ?
　　 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
; d5 T) ]! ]  L8 y  d，HRT为30 min。

8 q9 l, y, i, f6 e# @
8 E, l% A9 p5 E. x. q
  

9 [4 v" ?  h9 S" @" E
" s" n$ }1 Q. v& o. k$ ]' O

2 l' j5 t  W- }" e" l

" f  N% O1 ^1 P& N8 o9 _　　
    2.5 砂滤罐
/ x' I/ C& B# b+ |: H& J


0 H: b9 ~9 a, ]$ |# a; ?5 O  
" l6 L4 Q+ @$ b/ u9 v2 [

" ]" V- }- D( q


3 f( ^9 c( N2 d" u　　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
* o* [8 f& g6 u9 L' W" q  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。
9 Y( V, d2 n. x7 @) s: F' ?


- ^$ X: X6 ~* ~* V9 I1 A　　表1 处理出水检测结果
" G5 G0 `/ l4 B- f$ t

  Z8 w( L- S8 c& b7 y( ], S2 O5 t
　　
2 ~7 G3 a; S3 ?+ N9 o5 S    2.6 活性炭罐


0 E8 l0 t5 I, {; d# W; `
7 n( E( Z. X2 ^+ |( v% V& E3 W　　3 处理效果分析


' N9 S5 ]. d6 ^% O2 r9 I
% z+ W6 y+ _  [; v：

1 }9 G# |$ V5 ]: R/ b  ~! y0 s  u
) G. E  h+ G; N! m. \( j, e6 S' U- _
) f3 w$ [4 N' [  　　1 原水水质
  
; L0 R0 h. Q4 b1 K- [& Q　　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。
  　　2 方案的确定
  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
8 V8 q& v5 a; ?# ^& j
6 n" ?3 c# f; `# {8 f( H                           
$ _9 }& `+ U; H) \3 y
3 m+ A( `* k  ]              
      
0 L1 N8 D/ @. D1 D# G
" I, Y1 m4 I& I, {) x

2 ~( B3 U+ d7 [0 f( p; i0 r
  

- B& x8 d1 {1 F
1 i) Y( M' k" d# y  y; x- |8 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。

5 w8 V' M- ^$ K* I8 U# i5 R2 P
. e$ _8 G. I) r1 q9 R

) w1 s# E# g4 W& k2 @
" ^% u4 o1 S$ e+ S6 E& R" D4 q
　　
2 V( M3 H& `! _    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
, v. ?3 Q& b% D+ z: Y

( X. X. z2 P5 m. {
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( |% U9 H- T& ^9 J4 G3 l
/ e; Y% Y# I6 n* u# H( _$ |
% N& F5 T, s( ^  C3 R　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
/ B% v$ c  [8 ?  d  Z/ A
! p2 ^+ P& o. Q  H% N  l3 W$ S

  
- e2 X8 B+ ~; M$ w; g. C, i

  
( Z1 u/ b: L$ S. E) r# R
4 j: u* C  `5 c
　　⑥活性炭填料费为 0.65
/ z: {$ h, A- p+ B. _6 C: `    元/t。

2 Y6 o/ u, E- P) s* d
' p3 L: x0 {6 f0 q" @2 i" ?
　　
" L4 I% U6 r+ h# \0 Q. C    2.4 气浮系统
5 Y* E/ q) H- J" M: k

3 o. m$ F: a* G* @7 L
　　
1 o% e- }( S- [    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
5 x  W$ }8 l8 g+ A9 e7 W6 ~
5 y1 Y7 q8 {# P$ v: N* {
& w: B: T4 s% g  b  s- c
  
1 l% w3 z# V! I/ O

5 j' h3 C- I& D$ {
# ~  Y/ c0 @! i0 f　　
( H/ N7 g6 ~7 f& T: C- x




* J- J- M- A! ^0 T" X5 L% t
! G6 |& E  G7 U, _
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7 D# Y1 C, E( t/ f# l4 l

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  t: y2 w" f0 w  e% H( V% l' ?
6 P  J. i. A& p



　　 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。

' g' a5 t8 ~) ?. O% m% r

6 J/ N) u( c- a9 W8 ^9 ~
7 [; y$ c% a9 b% }8 l

( g2 b7 p% Z' G  @# \* x  


+ k' y) O  ^. o: W/ j
# t3 ^& O1 {- z' I8 m# a4 |  D

  


/ w2 f9 r% d% i) \4 x3 g; g; T$ h
　　 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。

" C$ U- c/ R7 Y/ J: p1 m

   
   
  
     
       　　 项目
3 ~% \6 w. E4 ?. g' G4 q4 _       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
9 k3 e4 Y  |  s  V1 G" G       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
     
. F; Y( q( o# A" n( M! I; t       　　 染料
; ^: l5 h9 ~: Z1 t- _       　　 中间体
       　　 染料
- w0 b# W( f# J! j5 N- k       　　 中间体
8 Y& p" g  Y& w2 I- m       　　 染料
) G' P2 g# ~7 T/ ~% y% c; x       　　 中间体
       　　 染料
8 h2 _! U* d( i7 ~* T$ s       　　 中间体
   
     
8 U' z2 m3 ^& t7 @1 z, `       　　 原水
3 A. _- Q. K$ G       　　 7.89
       　　 5.00
& R5 {& O) _8 s, G; I       　　 798
       　　 810
# v2 y" S- L& t' U       　　 4050
       　　 3000
7 I; X& ^' \6 i, E; x6 ]       　　 10.95
+ l% C. Y/ w4 e2 K       　　 9.29
% o' _/ Y6 B1 M0 g- n" i4 j  F  ?   
% `; J; `1 J/ U     
% F0 C" W) I5 s! W: Z0 n       　　 铁床
7 E6 l5 f2 i- g4 K( Q) K       　　 出水
  i  d% |" A& ?       　　 7.93
1 E; f6 k5 C$ }& V, S       　　 7.36
) Z( u" a6 i9 Q) _6 I9 T) E: C) l  R       　　 786
# ~/ O4 E, A! i' U' [       　　 791
. q. G' {3 F! c       　　 1900
9 e% A5 a- b4 ^! C5 W. ?2 _       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
  D9 r0 T! w  C$ a0 i& [# O   
' }$ X( K6 f7 H# F' T     
3 Q- W; C/ A+ A2 P' v       　　 去除率(%)
        
        
       　　 1.5
       　　 2.3
4 h& N3 v& f7 P+ H! k  r       　　 53.1
       　　 66.7
        
- T5 c$ X( p# p2 f" J, u+ g        
$ c: T0 \+ ]! v5 J   
     
       　　 气浮池
       　　 出水
$ E& C- t6 \4 r& o* A3 R       　　 7.56
       　　 340
& i  \. y* g& \       　　 110
       　　 1.79
5 c" w3 [+ [, y$ {  i3 B   
; b: S+ r. y2 S     
/ \. ?4 Z- u. k  x: x- G       　　 去除率(%)
        
" l3 w6 g. g' ~$ v: {9 [       　　 56.7
- e/ a0 P, g( E! ?% O       　　 89.0
0 E: G# m+ w# o/ n       　　 90.6
. N0 t+ T7 N  s& c9 D0 i   
. t& @4 u8 [3 Z' Q, y: @. S     
       　　 活性炭罐
7 ^0 J+ b, C. n; u3 X       　　 出水
       　　 8.09
& x* X" f8 }6 S0 E4 z       　　 141
. I3 V+ O5 {2 N& @4 n. O. B0 f6 c       　　 11
       　　 0.22
; w# ?' F% A6 L/ j. a   
( g4 d- `8 G2 L' W$ f     
  A9 L7 n5 m2 k* z/ v       　　 去除率(%)
        
6 a+ K7 O: c8 x; s       　　 58.5
# [7 C$ t; y1 z5 L" a- ^       　　 90.0
. r8 {) E% r! s- t. M8 u       　　 87.7
   
0 f: A% R# s# N0 G0 }4 f     
       　　 总去除率(%)
        
       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
2 z1 k4 z) I# s/ ^   
7 T. M2 Z, w3 |- v) q  
  
  
1 p) @! J: b# i% m  H


+ J* U& h  V5 g) ~　　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。

2 C; N, {8 f, y4 c) H6 k. V" a7 k! p

  


$ ^" b% G' O- w1 k9 y5 I. G  ]　　 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。


0 q$ W8 T. k& u0 v+ Y4 \: _( I1 u

" [, i7 B- ]% q- }0 p
; Q& j3 }) G8 Q" T( x
1 I! p5 a2 ?* w) \1 D7 y  ?/ y　　 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 r7 M8 N* _1 `: p+ U　　⑤铁炭填料费为0.22
) k# {6 P) n: v7 u! i& a    元/t；
9 E% m5 Y, Q6 @8 K

2 D; w% A9 X. M" J% @. _
6 o1 q! x5 Y, ~

. M! m/ e+ O  ?) |( K0 U3 j
6 w7 k" I, o! b9 g) m' z' A　　 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。
7 s, S1 @+ I# }2 k
) D% Z9 {* G3 z% J; O' m9 v. }1 E


1 S, x4 g5 w+ u9 ~9 V9 F5 r$ J; _
) A& a5 i4 r% h+ t6 g

0 ?" x! q# p& g! S9 k( U
) n) y2 R; a6 @



. s* }% }- {6 B3 c% b  I6 }' U　　
    2.3 混凝脱色系统


9 @  [. ~* s9 E- z: o
: L! T) B3 {* M) T" Y

3 i8 d% N3 B% S8 j* Y3 K% H

9 F! u& M2 z" `7 K7 G1 ]

　　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。
  o# I3 a! u# u0 p

* l- h( i* R6 z8 Z0 p6 k
  
4 E  A. o* x2 \7 ^9 S

  
0 k! {' p5 }3 N4 C5 ~

　　 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。
$ Y$ D& i5 G/ r+ e

' _& i9 @) v9 ^* p# F, p% s
　　③电费为0.49 元/t；
6 {# u+ ~' F' m5 ^! D' i! a
* A& `9 V; J4 F2 h% f0 ^

) g  ^- H. k2 X/ Q1 `  E+ s. K　　2.1 调节池
. f" x* Q5 |; e' l
5 v/ ~9 D. o7 v
: v+ U# |& U& G3 S* o
  

! [; ^( m4 B$ _5 f2 Y" I' w
% ?; v8 e! {* w) V　　
  Y7 h5 e+ U5 X. z4 ^# \    　　　　O2+4H++4e=H2O
9 [3 V  l* E4 |# g  |1 M# n" u; P
2 H; k9 l; ]( ~2 n7 j$ i

8 U7 j" k) X7 @: k! F　　处理成本为3.51
6 k1 V- d6 \) i! `- |! _( e# j) G    元/t，其中：
" Q9 ^4 k0 u3 y

4 ]8 q& ^3 ?3 o& {( W7 n3 t
　　4 经济分析

; L/ \9 z- a7 l* t1 |- U

4 B5 {3 d: M3 n　　
, N1 R7 _0 L5 d) P* l( s9 X! F& K    　　　　E0(H+/H2)=0 V

. x2 Y; j7 r& r/ w( i1 ^
. t% A; u3 ?, v- o2 U
　　2 方案的确定



　　②人工费为0.27
. `# B$ O; z  J9 Z1 g    元/t；

. ]# Q' A9 R, H  z: e

　　1 原水水质

6 ~/ V, l) V% b0 z

8 T( n: ~& t6 {3 G; z3 @$ S　　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。