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铁床—气浮—活性炭吸附法处理染料废水2

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发表于 2010-2-4 19:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
老杨团队,追求完美;客户至上,服务到位!
  注:表中数值均为平均值。
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6 s# O4 v' q3 _1 @" p9 q
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  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。0 D" y5 e: \" }8 P! `  s  D' T& r
6 b% a0 W) o' M2 o

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1 v- Q; P" H2 ~- w- P' R1 D$ a# B( f! r& G
  2.2 铁床
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' K. k% ]8 K# I% L
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" f9 E0 F. T0 E- ~* @  ①折旧费为0.86
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5 Z7 F( K; L/ I9 }0 G9 @3 p  X" \4 [/ R* ~' l

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1 C8 d( @% w  e

8 P& `) N2 K  y  出 自:《中国给水排水》2001年 第11期/ X+ i) M7 e0 e4 A* s, W6 U

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2 ^6 V1 |) G% C* s2 L
  
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  - A7 ]0 E. B6 T7 s
        Fe-2e=Fe2+(阳极反应)- d' W$ _' ~! }, G
, v6 p+ h9 X% y# j$ J! t

" O0 }) U5 @! K. _: W! u9 j  ~/ F3 o" c* Y3 x
  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 k# f: a$ L/ Z) E% p) o
7 t( v. |" a- n) C8 _: q( ]" W
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& m* I; }1 |0 X% B9 x% x, ^9 B  ④药剂费为1.02 $ r* B6 `2 M- ?+ ~2 [' i
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3 D2 S6 t& l0 D' j3 u. Z  v! s, K: L* y* H
   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。
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2 S: J2 h3 R- C2 Q/ _/ z7 L3 [6 g3 ?
- r, D1 i8 e. Z
   当有氧存在时阴极反应如下:
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2 n3 g& N4 S, ~' g- n4 M  j
% g( }  G3 I. y" i- G3 `
, c' ]+ ^* b. O   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。
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# S5 l/ \" {6 i' O! Q
  8 T  {3 I! W9 [/ A- Y
        E0(O2/OH-)=0.40 - H/ U2 q8 Z- t  d) q
    V0 L3 F5 J! L; J2 V6 s
5 j* l$ \) B! {8 X$ J
0 E% p, }  P( {# t
1 i) P, e/ T7 j9 Q" d8 k- d
   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:) P% @0 u6 [9 E+ l

% Y7 @! n: ]8 \4 o: z# @/ u: r* j% W- x! l/ z! s
8 ~$ D2 @' Q: i. l2 H, }  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 8 p% b% m( F% [4 R) g7 T) m
  d,HRT为30 min。
6 e  ~# _; p& ~# G" R% [
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: Q: g* k& F' ^9 T& B2 H" X: B# g, b$ A
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    2.5 砂滤罐& P, [4 x' ?0 b) z& A; I: b

1 u8 P1 A  y. Y& Y, R
8 V* ~* d% c2 f; S" j( O9 e
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5 u* ^. ?: }, z6 s4 t2 e
  y+ w  D( J  W9 q; E, n
% g4 _9 Z: s- K& d; [  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
3 {, F' V4 C% L' _1 c* G) j  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 F  K% F% c5 q1 C$ H/ ~! |
7 ]) {* o& i6 L2 u* a
4 S2 a8 o5 H5 k1 K" Q2 S; m
8 {! Q- k" Q6 E( Z  表1 处理出水检测结果; ~) C  r! @( I: R6 w0 S: T1 B

5 h4 l( n8 e  H( T
! W' K8 w9 L3 H' `, p2 X; _0 B/ l# ~: N0 q9 x3 E
  
# Q! T" g( _/ h    2.6 活性炭罐% [# W8 [$ N2 U! H* G

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: d% q. Z1 d* L$ e; P! c, o  3 处理效果分析! p  v/ {6 g# D0 {
# g. T( H, V1 E" e% X
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! P: S  Y  t, p0 ]2 h2 I; E5 j; B1 X! D0 R$ [% _) }9 X
    1 原水水质
1 S) D! S/ G+ [+ D6 d" R% ?  
- y; k0 z: k$ r% S+ E  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。
# M; M1 Q2 M& J0 @) a   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。
, j* [7 v5 S" T3 T$ D2 t    2 方案的确定
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. c- R% N& l$ m. f! T( a  通过试验,对几种处理方案进行了研究,但都不能得到......

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                            . h9 s  {% @( i. |

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  E* t8 q: j8 _: |  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。
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9 r' o3 {+ {, G  I$ [$ V: Y" D
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        O2+2H2O+4e=5OH-& B; v8 L8 }& [, S& r, R4 _
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3 j; q7 h1 i) s8 v  / u5 c& K/ p( M8 ^3 V- T
        2H++2e=H2↑(阴极反应)
  a0 L' Q/ r3 \8 u& j4 U' L. ]
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2 ]7 A" o- U9 W  0 [  Y$ [: g$ o/ W- C% f  u( p
6 H& I: V& o) E; A0 u
) X9 Q8 q" Y5 Z. w
  ⑥活性炭填料费为 0.65 ! D& q0 X. c+ j2 E2 M
    元/t。$ E5 \( h3 }3 P! z8 ]

! X, ^: P$ o. n( A# d7 A# {: n$ Z1 i1 I- ]0 y
2 q  A4 w6 M& K4 b; N$ L& T. H6 T' S
  / ^4 `/ M" C% u- J/ N
    2.4 气浮系统
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' k/ b: b' G: [0 q# p8 m* ~

4 n6 i) o/ Z: C  
  d/ b. @) V' a  n        E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V' P% w4 H, j9 A) F: ^
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6 C$ v" @3 W& k
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7 I  v  b7 Z6 }! D" R; S! [" d: E4 B
  |3 [" B3 j  `7 Q  w% Y2 _
+ V8 D. [1 N: X  J/ p% V/ H
   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
4 n  v, P' P. c" S4 v( h- I  B" z; N  h,铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
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6 N! q! \6 x6 x" u* V" k  T# K( P# j2 x* B5 O
  
1 v" }0 e" {# d0 ?0 P" b" ?. t7 w! |
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! {  D3 ?# _/ u# ]. m0 n0 B
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) W. r- K6 Q9 F% Q4 m9 c; {' p7 P: L, F: [3 z) C

: j& M; I0 C7 {$ B, _* k: u3 D. [
% X  i6 ?6 a4 j, s4 g9 K% A   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   E" p1 c% J( k3 C3 T
  m,HRT为40 min。
( [4 C# x& P! Z2 b* l4 y9 ]/ L$ h# o* _$ c* P% V
; D4 F8 m" |- ]/ k6 e

* ]9 l5 K9 V- K: R1 a* y, C0 C( Z   ' h( {* |) b8 W6 V7 b' O
    ( P% O. |3 e0 b  p" r1 o& z: a
  
3 I, x- M  J' H) f; u: H& m  \! [* M     
9 N9 B* H6 h. P          项目
( w! G0 q" }- J5 o* R          pH值
3 f' K' c& V  S: Z          COD(mg/L)1 |1 K7 V7 v) E$ n& R! f
          色度(倍)
6 v+ G) J* W5 i5 r. q9 D, D          苯胺(mg/L)/ t1 r8 m- U  B. E2 U. d
   
" f1 w( z& e5 [# V) _     8 |: n# E* V1 d# k* G! [" K
          染料$ n8 k2 a5 ?" U. `% `1 ~
          中间体5 L9 v; [& E& d1 H( P
          染料
" U: q9 {) I' S) t2 `0 K          中间体" a" B( }4 X7 L0 ?0 d" u0 Q
          染料7 i, U8 x6 [8 V4 U) _7 i! w3 w+ _
          中间体% H# K5 L  `6 J( l
          染料7 H1 G% Q. X, e1 P  d+ R
          中间体! H* V1 C1 Z5 @
    8 i8 [: q; A' J! L# J* X
     
5 |* N0 z4 H3 @( Q) l' _/ e          原水5 w2 E4 R& a) `5 m$ V' r! C
          7.89
" n/ \0 N& F) U3 _! I7 Q. ~          5.007 J6 M$ _+ I2 `$ w* {
          7981 G% \% N/ s7 {
          810
3 }' `/ {- q- R- b# r( O          4050
9 d! X6 Z  F7 e4 H( G" f          3000
& I9 w" \: q' u7 b8 v; G6 P          10.953 `+ K* M; I7 l& o: S: J
          9.296 T/ x% @  m8 B* Y+ e! [) t
      q5 u  ^" k' J  ?0 x* C4 E6 a
     2 U+ ^6 ~" r7 l+ ], e9 t% V
          铁床
, u0 W& e: U" T) M2 `" S0 ]          出水+ e+ Y) K* ~6 O. d, L( o+ b+ R
          7.930 n6 A: R- f' P; q
          7.36
! w2 d1 n6 [! @          786; y9 W) y; o  s( r! K: \5 X* i
          791
5 c' f' {" a: a9 @  X0 _3 X: F$ H          1900
/ }. \6 O9 {5 e! ^8 X+ l          10003 B+ z; X: h4 v3 z& a8 l& t
          29.086 }1 i. l$ `0 }" ]0 z: ], |* O$ _& c( q
          19.12
$ X$ ~2 o8 V' I' l$ T   
* O. L, f: y0 H% ~5 f, }8 w. _& A     ) u6 Y3 P1 h3 z6 v- n, P
          去除率(%)" J3 l, X* p2 F
        6 k/ h8 C$ k: h' _
        8 J5 z+ o1 T) ]. y: Q
          1.5
0 d' a: T" ~* {, h$ }' g, [7 o          2.3
, X. \" ~! P6 f  q/ Q          53.1
  W; u; f& i8 }+ G, `, }) W          66.7
, Q8 L+ i5 M* j5 B- Y) r7 W        
# l9 j4 A5 [, @9 D  ^- N0 a6 O        6 Y; @% x  U* }3 U% B* Q
   
; O' k- W7 D2 B0 |6 e     9 `1 v! s( Z& c
          气浮池# e+ g- N% o, s" ~7 E! U8 z
          出水
1 e% F: R8 f& s' v" S* W; I, J          7.56$ b9 X4 I% z- h" Y' o
          3406 S8 Q/ Y/ P: V
          110
6 S- A7 _+ A  F% S. O          1.79
5 F4 m1 D( M' L8 I    : D& Z! M9 ^  c8 p4 E; }5 V
     / X3 [& f& C. r6 j% b) e4 A1 I
          去除率(%)/ U! ?2 t7 n' ~* z' y
        # `1 u9 i) t3 K0 N* A
          56.7$ ~$ v+ y% e! G9 `5 z/ c# m% r
          89.0
/ W) ~8 H2 K( n          90.6
" S" x0 A- r+ C* E    . X- j! _# m3 g
     ( v& c% x; o$ }  b+ _" `
          活性炭罐
' y0 O2 c7 b. e- a; U( Y5 k9 e  f          出水' Y* W  w  S/ B, I- g
          8.09' {3 M+ S0 ]* S, z: a% E1 F+ C
          141
3 T, N, I: D+ X/ C) _3 ?( ^0 K- w          11
0 h# ^2 F1 Y9 z* a; H4 Z5 Q          0.22. i. O4 ]; y: z8 r0 D
    - z* v; u: b$ }$ t% n% F
     
2 ]1 P+ q1 h- z0 q. Q' ?          去除率(%)
1 D) x  h* `. ], W! H' e3 P        / C2 p+ C- z: q& F5 K7 i+ ]
          58.5
6 `/ O7 _5 Z* V: X$ _          90.0# Q2 d! q0 x9 R. l9 H
          87.79 J( O4 M. ]! l& y
   
# D4 i; _+ {# j5 _' `     
; G0 W2 D2 x( H3 C1 t( n          总去除率(%)
; ]( c- r+ h, [+ P( R) L5 S        
2 T$ _9 M; m6 D+ ~, K          84.0
5 X0 ~5 ?6 o+ _, R& Z8 [          99.69 L, E1 X. t# H) O" M
          97.6
7 n( j4 m, Z: B$ f5 ~: p1 ]9 C! z   
2 E! e, ~  L1 {, z. Z* o' a  / ^9 u% ~+ e1 x: ^: u6 X/ @
  2 y1 E$ l3 p1 E
  ( Z( b3 h7 `, @8 M8 B% P' w

6 g7 n- [1 ~! j7 c1 I8 [( o& P3 P- f3 t3 h) h" B1 j4 D" w+ w
8 j& u+ q$ V0 |' h% H) @$ W0 p
  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。
0 m3 u+ k# H% G) n- X7 J# A$ A2 Z8 F2 b4 g) z3 {
4 O8 t' ?% `& B

5 |2 W, `; E: F7 f( R# h% y  
3 ~9 G4 a' k5 _- L# U8 w% d0 p) x' A/ P

+ _  A" e# |3 y3 {7 A9 g8 X' c2 K   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。. l, D0 a/ [) V

- Y. Z$ |$ K) ?" M
' c; i) n" C: m! S& {: x
; R8 r5 C" T" B. N- z! Y6 @5 D) |! `' \; x6 v3 O+ G+ X! b

9 j% F) R' T  ?# }) f
$ `) ?0 y% n0 t; m: a   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。
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7 L- R9 x0 i& m& o
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9 [# g' O" c. a6 u  ⑤铁炭填料费为0.22 ' G9 h- h  r- d# J
    元/t;& u1 O" n; Q5 v

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2 I  G0 l# v- y$ S$ C$ X- w6 m5 k% w: E( R1 A8 X) U1 ]
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   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 8 v7 P5 J" @* t# l+ C. @
  h。
' p) L% E' _5 c) N2 Z/ h3 g* l& X' a  g3 K
5 I, R8 b. U' _# l

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7 n$ s. b! }" \) T( B
  
$ E/ [/ L6 [  K2 ?1 Z    2.3 混凝脱色系统+ z  D' t  k# Q1 f+ w4 C1 k
2 e7 F& P# p- f5 H

/ k6 K0 h. o2 g' W  O, a9 _# O, L6 r2 H5 Q# V+ }+ r

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4 A$ {4 N% Q* _4 }8 g0 h& O. g0 R. Z5 C

  c9 x  A# l6 Y1 f; C' \% g, Y% O) D. \# w6 }

0 a- v7 N! g4 P  r. C* _2 ]  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。; p# ~& Q. I( e% Q; y
6 I' N4 X1 Y8 f+ d  O) G' D

4 s, k) [4 G, J, s/ S. f6 b  f" x/ f$ X$ W2 U0 y+ Q
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  f% C; l7 i( U" o
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0 \0 ^+ C$ r5 b: ?# A, O% Q! ]: r: o+ _6 F5 Z3 D
, [" B2 V1 V# n% k
   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 & s) Q( `( s- S4 y" u3 U( |
  min。6 `* [3 n: Q, w' c0 Z4 \

' y9 y9 B0 G9 P: J7 [& z8 _
/ @6 S; P8 Q( J" g. ^5 \- g  c7 v* K' s0 ^7 ?1 a2 l
  ③电费为0.49 元/t;
0 O( \# w- ^" H' N! i1 C# j
: F/ {: f# r  t- Z* W
" y; o; q, ^& S% i# c- M
+ U+ r4 M1 {8 e: `/ X  X  2.1 调节池& x' {6 z6 X6 }* D7 D! [; [

0 ^, \2 I  h8 B0 `- z
# h5 q6 M# m' t& T8 g; G* h: }& N* A! M2 f" \
  
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3 O6 K+ {3 \0 k0 a! U
  
: Y$ F* Y) v, P2 A! Z        O2+4H++4e=H2O* \' ^* b+ w( y) ~$ l4 d0 d7 Q
7 F9 c& `0 @) j# b/ X

3 v) v1 z) V7 |5 `+ x1 u
9 j4 j8 `0 T* z  L* Q  处理成本为3.51
6 L7 O2 ^# }' r    元/t,其中:
$ `2 o+ q" G# d/ [, U& ^* ]1 o# a) L9 h

- g# y% j5 t% b9 t- i! f. ?) ^* h2 e: O8 D9 p7 o5 q$ C; }; v
  4 经济分析
' B3 j* b" Y2 w; F( ~3 O5 G5 h  K$ q. Q+ d, Z
# g/ E  b) a( T3 p

8 d2 y5 q# ~7 Q" P$ C* \0 r  
, R1 b1 g$ ~& e# }$ s8 P        E0(H+/H2)=0 V
8 l: {5 I- k6 i+ e- G3 O& Q' h$ V7 T8 x8 J/ a  G& F

* ^" l! h5 s0 [* A9 f, H1 O
! F- ?2 r2 v5 \% r6 u  2 方案的确定
, R1 n( z: c4 z$ v( i
3 b# A5 h6 c$ l: H) X! j! |0 t; {; |! J! {6 S

  h7 r8 S/ X; U$ x  r  ②人工费为0.27
) L0 ]4 F2 o) F2 V    元/t;8 u/ M3 b9 z: n% m* K& @

& z; ~& |3 f  Q5 O' L0 K: i' W% B, x: n' R! W" D
& E" _# B  s: b: x; k
  1 原水水质4 K4 ]3 ]# l+ j0 o4 [9 i

, A) m* @5 I% L- A  S" U7 E) `! m( M9 k) z9 i+ k

& N( k1 v7 ], p" v) h3 f% u% O  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。
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