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。

; D0 ?# Q* Z2 k4 @8 _0 C




" Z+ e( ]5 u. g) E8 Q   


  k2 t& V/ M% v1 [/ K5 F　　 ②问题的探讨
: w& R4 n) S. B* r: o! f
2 h( Z7 O! j  q9 w


8 Q3 E2 a* v0 [' t

" D0 T4 g9 w# F' x- _　　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。
# u, ^/ K% j/ J* m- y9 T1 k

+ k6 T  W/ G* ]0 W0 r& J% p( ?
7 u4 D' z" |. e
% h6 l% ~; }8 k; s* j
) m  F5 y7 R/ N: p, E
　　2.2 铁床




2 y1 Y$ R0 p* k! K
- S2 u$ M' n' |( ^( Y6 M
7 U  g# T4 G2 v0 g+ Q; F& e  

* A0 }' J+ G& i

; u5 m  w; F- k. ]) Y  F3 k/ J
9 d( O  [1 Q2 D2 T" p* G5 ~
4 ]2 e5 [% ~, b   


* H6 a: i3 j) C8 f2 G/ h　　①折旧费为0.86
    元/t；
: E, N' c# v) F

1 }  E6 h& k- A. z; _% ]
  
: G  y8 D; f" k* T9 F7 Z8 N- P- F

   
1 S$ T& H" {( O
5 `$ N: f5 t5 Q/ g: U
  


, [2 B6 J* B6 }3 n$ V3 z  


$ ?! U" e/ ~" R! E3 \1 a$ s　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
' h/ S" S. s4 l6 n" z7 I


  

6 J3 I9 `6 s1 X( h# ^5 x
  
, B/ {* v/ R8 Z8 i! C3 ?% @3 q6 q

( e; v6 l3 |& S$ {  
' L( E3 y7 Q0 S& o  `6 ^

　　
8 |2 ^* d( o6 j+ v" q    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)


8 }+ [2 f+ U+ p% r$ ^: k1 t
　　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。
7 c! n: V8 |/ n5 m2 s/ `1 f# U
7 \! E/ F( I# A: f; A2 N5 d# |
4 T7 O7 o4 h: p) C2 V. z( Z. p
　　④药剂费为1.02
% w5 }2 i. q0 b; b    元/t；


# h3 K- L7 j9 p. P5 u: T. }. s
　　 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。
; \& `8 A* Q. }& M. b8 U( i) `
; W% o3 P7 d6 X8 Q9 @4 S

　　 当有氧存在时阴极反应如下：
* N, V# E: A9 b! L4 D  Q

6 b: P4 z( B% L; l  N2 }# i
8 r& N/ x. f" S8 F, n! n  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。
/ ^% \% H$ ]6 ~2 @2 k/ |
6 ^" G, h# k! R

　　
  n" w9 i- F' e3 [& f. n    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
# \# }( ?* r6 p+ Q6 [* x% A! S    V

1 h) S+ d4 N: T( z! |, f+ V( ?
6 ?( _1 R# s1 ~( B, h
, S" h4 a( d( U  h  T" n0 x- i　　 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：
8 h4 m2 l5 `, i- P
9 Q4 `3 p$ W$ K# k' ^6 V
8 C5 a9 ?* A  ?4 E( P
　　 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。
% E# p2 W- R: O% [! @& b: F

8 Q5 W+ J/ x! V1 c/ f6 U) ?
  
5 U' ?) E/ w% o5 G$ ~4 e: z





1 L8 }) k! t! k: `# ~　　
! l9 K) Y* P: `6 M0 Q& s$ m    2.5 砂滤罐
4 y  b8 i; w& G" u' A

0 c' `) x/ p# H* c+ M7 ^+ W3 v
  

8 T# |" C, _- }8 `6 V& Z3 x7 {
) [$ _+ q1 N0 O- P4 D1 y4 p

5 s/ `3 g) ^6 y) C' ]+ F) j
　　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。

! L; c+ n) F, B4 g' G$ {

, O, H  _+ r! d! r　　表1 处理出水检测结果


" P' Z( h9 f: ~) E. [8 t
" V, f/ B2 k2 m, N" m( i5 A; d　　
    2.6 活性炭罐
6 u. I4 ?; g4 M: v9 O- b6 ]2 h


1 v+ J: q( A& ?3 @' D5 A7 {: A0 f　　3 处理效果分析
0 V* }5 U+ N5 N& h
- T$ ]! Y) _. x! M$ a

：


  O( [- _, i- O2 o. N( ^
  　　1 原水水质
. f1 q$ `" S. E. g) f6 T  
　　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。
; {* T$ D$ M; x  　　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......
2 A. \& G' W  Z' K9 ~
                           

6 q. e0 g+ P+ y              
1 o3 w1 }1 l, f5 p  G      
/ z2 A% v  F1 p- e, j( ^
! V, a7 d$ q" c: z# q; d


( t3 {4 y. Z3 M; D" G8 d  

9 `7 w" b; V3 ]( I$ X
/ K, j9 B$ s& N- T% e7 I　　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。


3 c- p' J+ e9 O7 T5 O, @) \* J

: E  B. n" \! E9 Q0 n3 @
7 u  {# v" I9 U+ ^2 N1 t/ N  M+ |
# o$ d7 x) D! X+ N# T# v　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
6 A3 J5 s/ q/ P3 \2 z- F, r
. P5 H( ]/ g+ i/ C+ \4 i
: C2 f( c( n& ~; _4 P  q. B; n) {
  

( e3 @8 u3 d' w0 x
& n1 _$ l) I' k9 |　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
* F! A3 b* j3 g/ \


  

, h+ S1 W! v- s) ]9 G7 h
  

2 o3 [5 s( Y& U5 ?6 Z+ L
　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。

4 m* l$ c' \' `

. }8 |" {$ C  M  o　　
    2.4 气浮系统
% n$ f% `& W" Y5 W


) H# ], k8 b7 _5 m. [7 k　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
& Q& N" d5 ~/ U2 X. B% D' F2 x' M& H
& }1 C+ q; Y. d& x5 F+ F
7 D1 |3 q  W" Z, R- L
' o/ b5 _9 S: [7 i  E7 `% D  
; C  d# ]( e$ s' X7 I2 p- W


　　
1 @9 n9 \& B% t& M
' S1 w( z- D' k7 ?

5 ^6 q0 N7 u8 R7 F- c# n% Y

, B3 D! N& _& ~+ u- d6 [) b



) f4 G1 w% @) R: X5 ?
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; G- v) R2 f3 J


1 Z! v: B# z5 |. d6 H* 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
8 X2 P7 I4 v" M3 m% t  v  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。

% K7 E) ]- o+ P$ b% L# g, c
" B9 q% }* I5 O, I" Q
1 c4 _% ~7 d, u' Z1 {+ z, A

9 ?3 J1 o( c0 S; G$ X& W
. I; ]5 z7 o# y- u( }' n  



+ J0 u2 {, v8 }; a& S# q9 g

* i1 x( Y: @" F1 v6 Y0 F  

# g5 Z5 [% A2 w

  J! q. A0 J) g5 P; z% 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
  m，HRT为40 min。
5 j$ v0 t2 |! p2 Y3 u  g0 {7 F


   
   
  
) e- s+ X; [( m2 ]* s3 f     
       　　 项目
: V% B1 ~0 \6 {& H& O% @" B; ?- N       　　 pH值
, k# T+ T9 q5 t/ R' y       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
* V1 m8 Y  L/ x   
9 a6 q2 R1 A8 s" ?4 O- C     
       　　 染料
       　　 中间体
& `' C$ h" J" c/ x4 g9 C       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
   
     
       　　 原水
# G( H, u" L3 ]1 W# I/ ?( l       　　 7.89
9 m8 @- {7 b) p( I6 z/ c& d       　　 5.00
9 i9 n) w1 L# h7 R* ^       　　 798
* F5 l+ K) h+ ^8 D6 x  @5 q/ Q       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
# c  y# r0 `9 @  Q& m5 B% G       　　 10.95
       　　 9.29
0 e$ X; o; C8 Q! I0 d; I  w. g   
" {8 \$ j5 h$ i% _6 Y     
+ a, u, K; F+ l8 ^3 @' w       　　 铁床
       　　 出水
( P3 V0 E3 @. i0 C2 V6 {       　　 7.93
       　　 7.36
       　　 786
       　　 791
+ f- g/ p' \1 V7 x' K# e       　　 1900
; m6 x% W2 B. D) C$ K       　　 1000
       　　 29.08
! S* l4 }4 K; x' n       　　 19.12
6 J7 H0 v; \. o* h8 W  @   
     
       　　 去除率(%)
        
% k' Y! V7 G: R$ l. X  q        
, n0 K1 z* H: |' M& \6 r5 n       　　 1.5
9 s7 _7 a% y3 l: n' d" a       　　 2.3
       　　 53.1
/ X; ^1 I" x# ]# ]0 }0 v       　　 66.7
# s. ?: \7 w3 a  ^        
        
# ~8 ^* U* B, w  J2 P' g/ M* w   
( ~5 g. x( w* ^. X; n& G" C1 f  ]: U     
8 J- X; V, |+ y) `2 S       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
! V6 e: B5 g) u4 X$ c. U       　　 110
       　　 1.79
+ @( E2 d2 c/ F0 {" g# V* {% n) Y  u   
  j1 G) ?1 S* E/ @! c4 b' w     
; A# |1 f7 H2 ]. @8 Z       　　 去除率(%)
4 P( p/ m) _1 w4 j2 d        
/ Q3 {$ h( @0 g. K0 W0 Q$ [  x, c$ S       　　 56.7
# M4 [3 t; d+ V% }; P* B* W       　　 89.0
       　　 90.6
   
; D# X, c: y' v. p$ Y     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
) W  ]6 w7 r% i. Q+ X2 Z       　　 8.09
       　　 141
8 ?8 v6 \1 a6 }1 `       　　 11
9 A. p, c/ @  t4 E+ D4 s       　　 0.22
/ B6 n3 _/ H: k# y& x) K" A   
     
) i* x! G' Y5 b; P       　　 去除率(%)
        
5 v' u1 O) q6 C! e       　　 58.5
. g# L1 Q6 O) |$ K# A" Q6 g       　　 90.0
4 m4 S9 x% E) i       　　 87.7
/ x8 G( X% ?% ^' w; F   
     
       　　 总去除率(%)
3 j  \, h$ D) E1 _9 a  [        
       　　 84.0
       　　 99.6
! @5 i0 O, t8 R3 V( @# [       　　 97.6
   
  
  
* X# R% f* g* T; g( |  


, a) U0 G, f8 Y# l
　　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。
$ t/ c4 V7 I' _6 f
$ T% ^9 ~, e0 a

7 X7 }% }5 u2 {" p  

7 I8 ~  a" z* e. C
- S! G! i0 v5 }- U, P. u7 F8 I2 \　　 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。



" Q* c! {! m, [  n3 a- {

& t8 X. \% t: _. m) J- V
/ F2 M3 b" ]8 M0 C* 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。
& l4 `! f. @. Q% c/ d. G
1 U2 Q% Q! B) k
. ?" p9 s. d. I" }  p. {
　　⑤铁炭填料费为0.22
% h( ]. n* D0 g6 s; E    元/t；





' x% R0 v1 o: ]) \
6 z7 x; \* E7 o. I& ?& |　　 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
9 F& J" @7 j3 V1 c- l" e  h。


2 |" P8 K$ a9 i) x$ G

# Z( ~) ]. m' o

: J9 t; b' g9 c: p/ U) U- U



" t# x/ |6 ]4 M  i3 f$ D/ I2 m

　　
    2.3 混凝脱色系统

% g/ d: J# g: w1 o: r


0 \7 [# C6 ]2 Q  [

9 s3 M* R3 {0 N; J/ [
) {9 I) I3 N# Y$ a3 B! k
. g! c  Z3 E. w* ]9 Q* m# s
# i5 Q$ `6 f5 G0 b5 E0 `" _. 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。
% m5 |0 K2 p# z. B. c


! _, S, q! f* m0 r7 ?: A  

( X/ t$ w% K, X
7 m* Y+ }* T, g9 M0 B& E! I1 Y  

& w  c/ e1 I, k3 S( V$ O+ H
+ P/ {) l, Y% ]4 X( Y　　 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+ ?; a; I6 m. Y8 a6 z  min。
1 ]5 ?! j! J7 l! K. g
7 Z- j6 H, N9 @0 {1 K: E# x
3 ?$ m8 N  J( U+ \6 f6 y
　　③电费为0.49 元/t；
  F. l% g3 p& k( V, {6 v


& U& D; g% K  a% q　　2.1 调节池
" D/ h8 p% ]# G# D* X4 p. @
/ W1 S- j* z8 K: t$ T3 A, d
. s4 P! c: s/ x( M5 r
  
" T. ?+ q2 S" q% G+ Z: w
+ ?- q% z4 j0 E9 Y4 _
　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O



　　处理成本为3.51
1 x7 N( D" ^6 X: Q( y/ u2 p6 `    元/t，其中：
9 |5 B2 Q& g2 c+ l
1 c/ d' F, s+ T2 J/ I6 z! d% @

+ S1 D% z* W6 ?　　4 经济分析



　　
/ l, f8 i: P: G; X& D) g: [3 Z! }) j    　　　　E0(H+/H2)=0 V

4 e9 i3 Z" V* C+ `9 E7 Q# n7 ?

　　2 方案的确定
) b' m& E6 ^; b6 n

: ]; v" x: c4 R" q, [0 Z* c, \
, O. `# r! J& l3 p2 `( q+ T- z　　②人工费为0.27
* h: W  O: |$ Q! o    元/t；
( }9 C& a- E1 k# G


　　1 原水水质
1 I: U( G/ m6 g: j. k, }8 M. u' B
8 L' p5 v+ u  P7 P1 j; H* C: I- I1 j

; c1 _/ X, M! c, 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。