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。





0 a# U6 x* f+ g1 k% t) M6 n
   

- m5 n- A# z) l. a( @4 N# |
　　 ②问题的探讨





* X: f$ h1 N/ ~: e% f3 P
　　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。


: Y% @; M  g; K8 m8 z8 ~

+ Y! o* z6 F! X$ i. o1 t
  K  |( |& m4 l- V. S+ e4 y
5 O4 E" Q0 h5 ~, N$ m0 {7 }/ R　　2.2 铁床
+ E0 |3 h; A. M% W# t


0 ?* \9 f6 x4 L

: A4 d) U6 _$ v6 h
  
' V; r$ Q6 q1 m7 b& c
; s( z( }6 z# x- Z* R( N9 Q
( d9 e% E5 b1 P. K. u


   
2 K/ C# k- S. o" Y

/ C5 i$ k& z3 i* y$ M　　①折旧费为0.86
    元/t；

5 `  X7 q0 ?$ w4 X
( k! ]# X$ g% Z1 `) Q; K$ j/ y9 E
/ c8 k) T; O/ d/ x- l  
7 s5 I/ S0 v9 m) A- p

& {; J* `% e3 v/ U! w' T   


8 [/ o7 |% @; o( f. v! N/ [) O  

/ [1 R' f4 b8 C
1 W7 q2 _2 ^1 @, |  

8 Y, \) `7 ~  E- w4 E! U* @
2 J$ L- B8 F: G+ D. Q6 s　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

  |1 |- i9 J( M0 O7 p

2 o& m- b! y) U6 @" |4 y  
3 O+ t& i5 d- I, ]9 ~

  

& }9 C7 [. z) l. p: A$ i2 I
4 S4 g- s. c0 X/ ?; Z  
  Z5 L) x( M/ [6 j2 i5 j
( C8 u! b2 u$ u% s& |" V  \
/ W. g9 Y% i8 [9 @' H  B　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)



　　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。
+ K8 ~: y8 V: X
% q5 j1 L/ R1 w( ^+ Z4 j' D

% `; l) S# V9 W3 w: B$ I! p　　④药剂费为1.02
    元/t；
. X  A) m7 T( W* m% Y  h
2 I( t; ^- Y8 X2 `7 g
2 d+ |0 u. x/ A6 E9 d4 J5 B7 w2 O
8 I$ B% i: ?! M　　 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。


, L5 x# f9 G# j! f2 p, Q% r6 [
　　 当有氧存在时阴极反应如下：

$ {+ a; s  P/ [1 _3 ^" G
! U3 f/ G- V# D7 u! o0 E$ f
, M8 i& u" c+ `$ r* N4 |# I% f　　 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。

7 a- V# C( [9 e# \4 K
7 x% c  M, n* r6 b
' x' r1 A# `. q' G6 r9 |% y　　
' C7 C$ i4 z. w* |" b3 j    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V


9 X6 D6 t! f4 b3 j( T8 b( R' G
* Z3 M" x# u- F+ |& Z# v8 Y% \　　 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：
: [0 O& S3 ]. D, ?) a9 o
2 \, P: I, z# v" H$ D7 z# p
8 c# f! g) K1 }' J& R
' B  s# H' E0 L0 ^  t  D　　 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。

3 q" T8 ]' h* K. Z& Q! s
6 G$ o6 m& T% {. N
  
" x+ U$ W* A  i4 i7 @

7 h% U" J: d2 p- ]' U7 e7 |5 I



' a. p, @. b! g- Y) W　　
3 r6 O5 O0 _: V$ h" r9 k$ q) [# G    2.5 砂滤罐



# U  Y7 x9 q5 g; ^; D7 g$ P  
* K# T: I- W- w" ]" b3 i' M4 j  }


" I; V' ?8 x1 i) b% b

  [3 j# n9 h6 Y8 c1 P' b　　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' o3 [5 }( E; a0 w  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。
1 s' [* v6 }( c. I: z
. p' D9 K7 l7 R

# m) M) F' @- A: B* |/ \$ Q　　表1 处理出水检测结果



3 v6 H8 M2 O9 L# w. l1 l" ^1 ^　　
6 M; A2 G0 r6 W# l4 Z+ {! |    2.6 活性炭罐
2 B; i3 j: E/ j, q1 Z
, H) o9 q9 p5 D8 m0 d  V

( z  Q) c# K  l: P5 i5 b' L　　3 处理效果分析

) ^* I( b: M( g

：
- t" P1 M& g# v2 I
: W6 Z& r: I' v$ ]3 K4 |. l" |6 T

  　　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。
; T$ g' f: y$ }0 p　　 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......

                           

6 E% P+ w/ L( O6 J4 B! K, q              
5 u! P; H  W2 e      




  

8 K* {3 A% k1 ^& U* P7 [
　　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。




* s/ |8 W) E, J$ f. P' P( n9 L; d
# f6 N1 z: d0 ?# Z  ~
　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

3 g$ p! Y2 B: C

5 e" U3 R) v. y  c" a  
; d, E# r' M$ l% R" O

　　
' n) r8 f9 y4 u% A  W* m+ N9 E0 r3 Y    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)

2 W( V& P0 X/ S0 L7 H) V

" I6 [2 t8 d* S8 K- P  
9 p. F3 i1 X6 o2 d: a7 s" Z

8 s3 c8 e& j5 r  B4 r  

5 n( E- h" w( D  `. y! A: N
+ c0 u4 m. S( z8 x　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。


; Y! [& W2 e& b
　　
    2.4 气浮系统
0 C) Y3 [! D0 Z7 c. o; c


　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
9 l3 l0 [' R$ g- V6 q5 y6 h

+ C. b& N. B" k! _
  
7 j! o) R$ P- r* E  f

$ D! u2 B# A# W3 q1 u& m
' V0 ^) Q0 S1 |　　
1 d5 q+ n0 Z$ Z/ w: D- J9 Q; L
/ @  @# V; }0 p$ n, y! Y% o
2 s% h4 R( e. x



# ~& [0 U: B7 h5 ^+ G; y7 {, s
8 l1 `) \, f1 ~+ [0 m. p3 X5 H
/ [  B& ^1 l$ u& Q; r

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　　 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。
% U, }- ?. `0 S4 u% [* b

- {/ V, j) Y! M5 z; @$ }
. z3 S% H. U! ~8 }- t" r' \+ {


+ c1 L* G5 c- P% Q+ z3 c: F  
/ @  }0 P( w% Z5 Z
6 q( V0 ?& g5 F3 P" F
4 q/ U9 e6 g+ W! |7 G: z# @

; N' G8 G  D5 q# A& {) T6 O
  

9 ?$ ~/ P! N7 x, I; x6 U3 P- X( `
6 _, Z( Q1 i1 Q& Y; _# l- n
0 v- V+ }+ C. X8 P' D9 E# }　　 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
" h& V2 e. }# l! y+ O2 M  m，HRT为40 min。
' E2 c1 y! E. h. f
! `8 ^$ V! T; N$ j. [

   
   
  
% l6 _2 b2 t9 [& ^' z1 U+ p1 y7 n     
+ W/ H! e2 c2 y  Y% P       　　 项目
- s0 J6 g/ v4 X% h' B) F       　　 pH值
, a$ V2 W; u  v/ P. e' @- l       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
2 C$ P9 Q4 n) i$ C       　　 苯胺(mg/L)
   
8 Y9 |4 |3 x7 a' v& s& b% a6 q     
       　　 染料
0 I7 D4 P/ l( P' X       　　 中间体
: ^" K5 i: Y# n" f, L9 C- x       　　 染料
6 H) a1 i4 e6 ^& w: ?$ `0 [       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
% ~- ]3 a' A0 K6 J2 s: I" O9 j: A       　　 染料
! ~  X) Z; k8 H6 Z% S       　　 中间体
   
+ S) k( o2 U! x! l# O     
       　　 原水
       　　 7.89
: P& W4 X* k/ P. d       　　 5.00
( L2 ^5 ~( i, N       　　 798
       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
- V# m0 n5 W0 u       　　 10.95
: K  z) ?$ }- X% A: Z- ~3 h       　　 9.29
   
* J8 q- W, R" r5 C: n     
       　　 铁床
       　　 出水
       　　 7.93
6 v, k7 P/ e/ v& w0 a; T" `       　　 7.36
       　　 786
       　　 791
; F  g. v& v4 P6 p7 }       　　 1900
( j; o4 g, o* g1 `; A8 j) l       　　 1000
       　　 29.08
. u1 j; f' d  g/ a       　　 19.12
   
     
& ?1 H' z7 T( n) C3 F' \       　　 去除率(%)
) U- j  n9 x# x% [+ o) ^; f* A! \        
& ]: ^2 u/ K( L( T. }: e        
       　　 1.5
2 l- S0 Q/ o: I0 m: n       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
        
        
   
' I6 j. h4 S+ k% T0 ?5 T+ b2 S: b     
       　　 气浮池
' ^  a! G6 D6 x1 h( X5 z+ x/ B       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
9 I. R4 R2 s. M" s7 F& h  ]2 U       　　 110
% E" v" S0 n) k6 k8 s* f       　　 1.79
$ X% }- ]. z/ ]+ G8 ^' J! F   
% y. s2 \! s6 T6 w1 Z. W     
       　　 去除率(%)
& k1 q/ j9 Y8 v; u5 J+ M        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
   
     
       　　 活性炭罐
5 ~7 z7 M8 l1 \, t* {: h       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
- A* R7 [$ ?0 R$ K       　　 11
/ Q+ {0 Y: P6 ?2 K4 G% Y       　　 0.22
) X0 _' b: u$ d   
     
( Z( ^: n* E2 d& x       　　 去除率(%)
        
9 g& w+ G2 P% X5 p       　　 58.5
5 r+ i6 Q" Z% `" k6 J6 h       　　 90.0
       　　 87.7
   
5 }2 R& a8 ^6 }3 G/ Q/ V# S     
       　　 总去除率(%)
        
+ W2 M9 V8 Y5 ]2 o2 C       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
   
( h0 d/ P2 f( @* T$ w2 @6 X" ?  
. ?* a. \% `& H/ n  
: A8 v8 |  b" T1 Q/ p  

# x; l; y" t4 v0 B0 I3 r

8 c" R, `: @' Q, {6 W　　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( N6 Q0 E2 w% \

  
! P; z( U; j3 f" n

　　 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。
8 E; B" e9 X* K

9 b  {8 q, d/ C7 q
2 l0 B; H8 s. V8 ~" N/ g0 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。
& Y2 P6 X. X0 q9 Y0 v

; W( |/ @  M4 F
4 F9 ~: l' I1 j　　⑤铁炭填料费为0.22
9 I7 J3 l3 d9 h9 E0 J8 P9 ^$ r    元/t；

3 l* y* N7 w0 K" l

2 t9 U& p3 @- m% n- Q5 M6 W
, r9 p6 j! W  [" d! k" ^
# b6 t! O: Z8 s0 r% U
　　 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。
8 r  D' ~' w( n/ V7 O7 S+ _

, f8 D" C# o( ^6 m, L3 W4 t
: B- ^6 U$ r- b3 I- w# L1 r1 F$ Y
# |! D+ r; B2 }* I% v

# I. R, e+ F' O  L. ]


+ J; j$ y) n% A
9 R( G! r5 f" s
  t" O! _/ |# ]
　　
    2.3 混凝脱色系统

9 s6 ~/ ]) {$ P6 j# p; h5 w1 y
& ^- \" S+ g4 b8 J( N% ?3 V7 [
) J/ e* S; J: a2 Z
- o2 ^& p; Q% \/ ]9 o


; E* r: H% z( t& W' I

* u2 C' L$ A( S0 R" j% O　　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。
: C# n  ?6 f! T5 `
5 j# j7 l- m) l

" [% s* j5 W& ]! S- m  
- j* E+ d' d3 C9 n' y* B

  
, P" g7 ?( h5 J7 o  w) @! I
/ p& ^. s  {0 M% }! c
　　 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
/ E: B- e6 X, F4 e$ r! L1 k6 @  min。



7 w3 ]4 ?+ }! P. y+ z; w2 O8 e/ u$ U　　③电费为0.49 元/t；
( C3 ^2 r! r: ^# J) ^4 Y8 s, Y

& |$ L) |6 [1 P( A
5 s$ s) E- P. i6 ]) {9 w　　2.1 调节池



! M3 P8 ~0 b7 W, \/ l9 h0 L( z* Y  X. ~' b  
% ^) o$ V8 ?. a: {  ~6 O

　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
1 Y6 u6 f+ Q1 V5 L8 p
" d& C; v1 L; h, n
; s# k! G7 c0 j# M0 S6 ~7 s( ^. ]
　　处理成本为3.51
7 y* p' b2 i' @( _2 D3 k    元/t，其中：


$ n9 h! Y, j8 ]: C$ y1 `
- P) Z/ I0 i/ G* g# p4 t　　4 经济分析
9 n4 Q, }: n' `# q

! F& F4 X  p4 F' _
( z- j1 R) L' @  f2 ^! k, r- }　　
' f( H' j- y) K2 i    　　　　E0(H+/H2)=0 V
# ^- W) B3 O( Y: K7 J: s
* ]; K0 S" r8 n: \7 @

8 t$ I' z0 g4 L0 B3 ?4 E　　2 方案的确定

3 k, k- E1 J$ e# t' z

) g# j: x/ w/ b% u7 i& y, Y　　②人工费为0.27
6 l( A' {% W7 C: M    元/t；
1 X& o; I8 J: p1 _9 Y) j4 y

! U" \8 {  c# O7 u# z
　　1 原水水质

: H/ a/ Z' f4 P; y6 @* r

　　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。