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。

% R- a/ @. h  e& t! E


: b! y' g7 Y2 L7 j8 Y: y$ j! s

/ D/ I2 O0 c. E* T" ?9 J; L   


% N9 N; u- [) l* `2 Y　　 ②问题的探讨

* l2 E+ c; t4 C, u$ G
5 Q. j; b! O: E0 ?' M
' D& t* j! ]* ?+ F8 \


8 C, D2 c/ g. R' ~! z3 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。

8 \# p. y0 ^6 n) X% w) V! g




　　2.2 铁床
7 _2 O! j7 X" [7 m  J# e8 F( C
+ c! V+ P' n( s9 ^


8 K! D/ U, C5 G3 N7 s$ r# e9 q$ P$ q2 q
# e/ K1 I" F# I
  

- `6 ?7 g/ K; m' L4 g' i( @
  r, u) O. ]+ c4 j* F


6 F6 U% n3 \+ G' ]5 C  J9 d   

7 d# @' U; B9 w
　　①折旧费为0.86
8 K6 z7 O, U2 c+ Y9 o4 H2 ]    元/t；



8 C7 u  [3 \) `' K9 J  
: R+ e. f# r5 M$ T0 g

   

, G; [* u, L# I9 P# r$ V, C: e
6 S" R3 `' G- k+ b5 K: N1 P  

/ i# Q: G  \  V+ h- O! j
  
; E/ h0 S- t2 o$ b: T9 k2 L
' V& `8 `% _8 z8 l  Y
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
+ @6 [0 \+ J; W
# T3 r. D* b* s

" h3 y2 F4 P2 A% R: s$ @  


  
4 s; _& D3 y; y8 V/ e' z
, Y/ \9 F) j. M0 A5 Y) |. n0 J
  

9 O2 ]! i- k* X, Q  m: \
* c8 t8 G& H! W3 j　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
+ }  G( r; y+ A( I2 K- }4 O

9 C# H* w, n6 X; o9 D: A" F' o
4 Y7 ^, \% s* Z　　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。
0 {* J* e6 _: Y
. c8 p: k7 K, X9 U

　　④药剂费为1.02
* _- ~; P5 j. y) c. @) C; l3 J- V    元/t；

3 o' [4 J5 I6 x' j+ d( b

　　 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。


, ?5 D% n# X& Z
6 _! ^+ `% r7 m8 N3 ~! B# N　　 当有氧存在时阴极反应如下：

0 h- ~% H" h9 e. V8 j! X! g8 {; |% @6 F

2 L- c# Z/ ?1 |1 G! v　　 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。
: {# f/ p4 E7 t* b3 X. z/ ]# m

1 e1 h' G! h( G/ ]2 X
& ~! g6 S5 A3 ~$ ^) b　　
" N! G+ G( r2 J" D    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V
3 U4 @4 A! K# y2 b
2 |/ \/ \1 I3 Z4 K
3 _4 P$ ?' t8 _+ E$ j$ |( m
　　 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：


# v8 r) U  X0 z& W' C
　　 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。
7 P1 [6 U% P- O# l0 S; _0 X
4 W& V# d: W* B: G7 l

" T- _  T' I* b  


8 ?' _4 ]0 W0 K: q( C+ q
+ Z5 k- f- ?, T+ Q: u# h' b


) c8 E. s6 l- A! m& |　　
    2.5 砂滤罐


2 G/ y: l$ @2 e5 i7 Z1 y" T' w9 V
. t- ?' W5 d/ A0 M  


' m: j) X, q! I' C8 J2 B$ I& O
1 V$ w: r- g6 `- W

9 J2 C" ~* k+ N6 l0 y5 o& S　　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
2 w6 Q2 Y. f5 a* v! ^* b: C  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。



　　表1 处理出水检测结果


, e! Q) `% S4 |8 L) b' F6 c7 E
　　
. S' T6 I: x  g" T0 g# g3 w& V    2.6 活性炭罐


% r6 O0 l( K# `+ Z/ B* j$ O
( r+ z8 y# f) E　　3 处理效果分析
' W; u& c, U9 W+ y


% ?. p3 q3 Y3 t; U6 L4 V. U' R/ R：

8 R9 K9 n% V+ q. g; t, T

8 F4 x& R# i: Q. q) Y  　　1 原水水质
4 p0 j. W6 u# E$ T/ B- s& M7 s( ?  
　　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。
, N7 z4 f3 g. K$ B, I6 H  　　2 方案的确定
/ e" T! r2 A3 R- K( D2 N$ t  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
7 }9 W0 @* g/ v+ b$ D- c
                           

              
      

' O$ j4 J; k3 z1 g# l! S
, W0 y- W7 v- Y
1 I! V$ z1 r  Z+ P) B4 j# [
+ d( P9 r9 `2 k' o, J2 q  

+ n; i4 V/ K; y1 `& C" Q5 {
7 `  z9 f; ~6 Q0 l: }9 Z1 T. }( r　　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。

: n3 y5 p7 g+ p

1 d4 ^1 c! a% }( P9 V, k

5 f9 S% R2 u* Q  {# t* k9 a
　　
* I8 i" K% X% s% \: Y" t& E3 |% p1 `    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

3 q( n: a: x) R% \2 i9 Q, K8 t

7 n+ @; j: O: k; V% ?) ^  


; [& Q3 p, J% Q) a! s. C, s　　
# }7 C( q, G. J    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
9 G$ H7 w+ }0 \0 j" O


  


  
( c# o# D/ a* |. F( I) ^# S2 W8 `

　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。


" Z7 |. n8 L8 q8 ]2 k/ w- s. S7 v
9 K5 p& o: Y" C0 ]& a, i　　
    2.4 气浮系统
5 }( y0 M) E6 T. t  H
4 I; I. ^5 g6 O( N8 V# z

　　
( I, P9 e5 ]2 S5 ^$ f    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
. W1 {+ M6 L5 }- r5 K* Y/ e" m
9 {$ e5 U9 ^6 \( ~
* n% f1 y! E& `; W
  



) T) P  _; p3 a1 q9 g' `. e- C( L　　


. O5 p$ P- L2 P5 k

+ n+ Z9 S& ]" \: o$ u7 f

6 v  T2 z' Z8 i" }5 k


" d: `* A" L( M1 x! T+ r
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" C7 p2 k; P" O. {
　　 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
# t0 y# _( U6 T5 e" `3 Y" J  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。


1 b) R" n4 @4 ?* m: S
: u! v4 d0 x1 b( e


2 u' P( b1 F% G2 R, u! t: _# ?  




8 @' X1 x, {& W5 T/ c
3 m0 ]0 w. P* W  p9 X! i, N  


, a! g' N5 A& v$ g2 r5 n1 i
+ ]! z* N! W/ {　　 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。



: p2 z- X$ F  ~1 r   
   
  
8 l% F" [3 X) `- T1 {2 |     
       　　 项目
       　　 pH值
8 }* y9 [( u* n2 Y7 D$ c9 v       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
* c9 O2 o  q, {: d6 K% R       　　 苯胺(mg/L)
   
% B6 y) p. y) m- o/ ~* t8 [     
       　　 染料
, f3 b7 Q- L  G0 _- i1 w+ w2 o/ g       　　 中间体
       　　 染料
& p# l0 ^( o4 d( X6 J, X       　　 中间体
$ V6 K/ k- r- v: h" O* F       　　 染料
) Z' m/ {) ^$ s( _       　　 中间体
7 v  P& _# {) i       　　 染料
% m& r- L/ G: L       　　 中间体
   
     
/ T4 i. \7 O- Q# z+ ^& K       　　 原水
       　　 7.89
' G; g3 L2 E5 `; Y8 L4 O5 n2 S       　　 5.00
8 i( L+ Q$ R5 s" a! ~5 r       　　 798
       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
   
2 z- l: j$ F+ [     
       　　 铁床
       　　 出水
$ [! R  [5 P; b( R       　　 7.93
3 \* H) ?3 l! u1 d8 k! s       　　 7.36
       　　 786
. I4 j5 s: f4 \& G- b  p- @$ @       　　 791
       　　 1900
1 c/ j# a# b9 @, c) e. o       　　 1000
' E- z6 r' E/ I       　　 29.08
: _9 }5 M* O% v4 }1 q       　　 19.12
   
( e; M6 p2 l2 I' `: i8 j% m# H% t     
; n* v. O( L" M; A2 g2 u       　　 去除率(%)
7 P. K$ Q+ V& p* w6 b" U8 Q( n        
        
5 x* A! A, v! m2 E+ Q; p( s       　　 1.5
       　　 2.3
$ B  P/ j" \: Q, ?8 e+ G       　　 53.1
! r& }' p4 N; O3 \* ~6 e9 n! z7 K       　　 66.7
        
; m# _& ~% n* ^3 V        
   
     
% U6 i9 ^; {6 x; a- Q3 O* y       　　 气浮池
       　　 出水
0 v( x# Q! N! i8 }2 z       　　 7.56
& O: A& ?$ [- Z, k6 d# ]       　　 340
       　　 110
9 S# X% O' {9 s; K6 I  L6 q. c       　　 1.79
   
     
       　　 去除率(%)
8 o" |# E$ w/ l- Z9 C        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
# I, f9 t6 P$ z* p! h   
     
! n: O+ R. s7 i8 l5 d; H       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
/ k  j# O# G- f; B% {( l8 U       　　 141
) m1 G+ N4 ^- O: Z: j/ P! ?' F0 P! H       　　 11
       　　 0.22
! D, U8 M4 t& i5 F- s9 B2 _   
     
       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
       　　 90.0
( x0 ^7 {" e' `' T( f, R8 G% C: T' [       　　 87.7
   
; g* _% E$ A. a0 I     
       　　 总去除率(%)
, `9 [! I0 ]& _# j; E        
       　　 84.0
       　　 99.6
& U8 U. J5 V5 _( M9 f       　　 97.6
   
  
8 ]" v# e; S6 H: O( \; ]  
/ N* O7 Q* b! B- d/ g1 V  



　　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。



8 R- F- n' t% Q2 r: `% _, j  
4 U' Z6 U% \/ {, p  x  T
1 i" w( G9 U& N5 }
　　 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。
, m3 o& Y0 _7 Z% c6 P6 Z% L
; t% o% l# W4 B

- p/ k  j# N, d" F, B
8 }" i2 x; A8 k2 b% 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。
9 [1 |0 G3 j' U
0 W- Z. i" P+ S; I4 {
9 Z/ ]! I# m) O& h/ ^; S# }
　　⑤铁炭填料费为0.22
4 S5 K% G6 Q% B1 C5 D    元/t；

5 M, K$ N1 Y2 g( t


) B& y2 l2 E; R8 @0 ~: j4 _8 L

8 A+ u0 P+ y# |　　 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。
% G; ?8 N6 `4 C' X" l

) \. m" _7 Q' g. u* Y
# l! z# E* R5 [



9 I  r' |6 W1 i6 d0 Z' t/ q

& c3 ]! j* R+ C6 I" u
4 r$ O( C" P1 i. y* R8 n

　　
    2.3 混凝脱色系统
: S: e( p' M) u- S5 s( g



9 S5 E7 B, C2 T
$ O; \" f3 O7 t; U" Q; [
# }+ X) ?! f; h
% \% V7 u$ ?# f4 Y, d  T2 G
3 s; w* c7 ^9 [. c* K
% z- p/ E+ H; M% f2 I' S( L　　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, ]/ P/ |) n4 z% n+ L' e

  
2 [  Z0 p# x( p) H

  
- p3 j) \2 _9 w. y- u

　　 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
8 Q8 A, ~; @# o# ^  min。
5 x( J' w2 R8 y- t2 e; }! w, R

5 w) }- o3 M! `) L
0 Y  u. s1 \" e0 p  E　　③电费为0.49 元/t；

0 b% a1 a, ~3 Y  ]# c( E2 Z4 X

　　2.1 调节池



& }- F* M* q8 I; F% _  
9 U$ h. W! `0 J! |& X7 N

　　
% I5 W/ Y* D" X+ O8 S    　　　　O2+4H++4e=H2O
  C; Q. Z  \6 X% w: ?$ H( ~


　　处理成本为3.51
$ q. u0 P: `' W( v    元/t，其中：
1 f; H7 ^0 X  {  X
1 _  b, c" M3 I; `$ u* ^: R

+ N$ C' ^8 s) ]; l# y7 N　　4 经济分析
# X1 ?9 a' @. s) L& M) r4 I
' v) u% }' p0 p' M

　　
# t& B0 H+ W+ H8 b/ g: N- v. o5 i    　　　　E0(H+/H2)=0 V
4 E* G/ W: S6 @! x% k2 c
+ {. f! [/ Q. f; k, ~* [5 d. y
9 M2 u7 S5 }) G1 ~2 ?
　　2 方案的确定
! I! l" _& t( W9 v
/ F2 |) C8 Y7 Z+ n; e, P4 Z5 P

　　②人工费为0.27
    元/t；

1 _& S/ q2 W, ~

/ t3 T! c/ @3 S" M　　1 原水水质

: g8 C! ^3 h6 D9 s8 M
# ?. \& U. g4 u, v- z( ?
) \* U8 m  h! `- X　　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。