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。

3 G) ?6 f* N. c; G+ F* {

" s( A$ c( s# X  ?1 r2 d) A


8 A; O, i, o! H  R% e   
; }/ _* V9 G8 J' v! Q2 W3 @) X4 x
$ l9 O( V9 \1 K# R, h: R0 c& D" |# c
3 ^0 q1 t! h# _% y% y　　 ②问题的探讨


9 W: Q3 G+ O- j2 d9 z% B
5 z. Y6 F( B+ n' m! S

. H. y& c8 z6 i: Y) x
2 z  \. z* ]1 h2 ?5 |　　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。
9 V% ~5 j7 s0 t0 a


) u* }4 E- s5 q8 h2 i0 h8 i
+ l/ I- V1 `4 s4 V5 z& P
% c* ~! N% H0 p  W
5 \5 a4 p7 [, t1 `　　2.2 铁床
& Z+ ?) [0 r% x! p5 v+ j


) C9 w8 P/ i/ T& Z- u


  





   


  }& X% y% J/ [; a7 G　　①折旧费为0.86
2 J& e, h, d$ K$ Z9 H    元/t；
/ q! _8 X3 n; X; Q( v1 p
; M1 ~8 R: Z9 v! ^  J$ a

" x2 O( M$ h6 h, l! ^  

5 p1 n; S* y: ^# J- S9 a$ `
  E4 K! O9 |, g" K, r1 a7 }( q3 f   
& S+ u7 F" I4 M6 _; y& s: l

' p' r% v  Z: ?4 ~; r  

6 @9 S( C& }3 I8 \
2 E6 W% A) K- j" B6 v  

2 d6 Y  W. w# ~  ^/ f2 d
; |- B/ f& J6 |6 I　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
3 h0 C6 v! t; E3 U* F7 L


  


  


  

7 m+ o8 o! M5 s
　　
% [3 `# q! W% f% M( R    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
5 R; x* A! Z$ A5 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。

! y# s9 h' V4 U6 i, B4 Y0 H8 E
4 l: ^, K  c* @# W
; V2 `$ }; W# Y3 {( m- f　　④药剂费为1.02
* k! i# {, y( z/ l* u: U# P4 y9 i    元/t；
( n. [$ L7 l: |

) s6 y/ k0 b. [+ h9 S; _8 }* p5 ?
; l1 S; i1 j( z1 @0 x　　 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 l4 I  K: h3 |  g9 }

* W, x3 F5 z5 D4 q# Y: N
( `8 B0 G( y% ~/ l　　 当有氧存在时阴极反应如下：

5 u/ F, m' n6 }! X5 i" e

4 b) C3 V& Q9 [8 d　　 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。


* u. d' n6 K$ J' K  j
9 h- ^! C9 h  S9 _; W. p　　
/ [4 M  L; H; a$ M( h5 ^1 J    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
* X0 h5 l0 ?* u7 b    V

  _( w& I% d8 n3 l7 r# P
# @5 [% ?# T# S. i0 A, R7 c
3 Q* [5 N+ O& G' ~　　 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：
3 D& L$ t* [, v7 U+ U0 o
* N/ N1 t7 m0 B/ A% \

6 {9 n$ @8 z1 d) B% r4 e) ^0 n　　 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
0 p* `+ U& |& y. i  d，HRT为30 min。

+ `% h" ~/ v: V, J6 K

8 T( _0 n5 P' s- P! T! X3 q  
7 f3 k( {" S, \4 a( v3 V9 T
$ ]: E9 v2 R+ }. Q



+ U! w* k0 }2 t. W$ z" j) p
　　
! ?8 Q9 a( p7 K3 X. p' S    2.5 砂滤罐
- H" N/ Z: r  ]" Z- q9 S


  





8 Q" @) p/ y& E0 ]　　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
* ^, f" N1 @9 F  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。

  N! i; l6 c' g7 Z0 s: n9 h+ F5 ]
; @* c$ S/ {8 n! K* X- I8 q# s  B7 s
, r6 e, l! j' Z/ W! M! p' n　　表1 处理出水检测结果



　　
& i- a2 q9 P7 L; x" x/ I    2.6 活性炭罐


' ^0 f# T8 u+ K' w7 x. F4 w! B
/ J- T: K/ \0 H# k3 P! l6 e　　3 处理效果分析
7 F0 y- h6 t* t3 o7 x% n6 Y1 r# Q, n
3 E, X& y) Q4 |9 Y2 q/ R

：



# T" x8 O2 n! g  h( L  　　1 原水水质
8 g; v. ~' o6 {# ~0 @& q' Y  
' a1 g( _% B5 s) i& ^9 B　　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。
0 l+ h% H1 _- r% n  　　2 方案的确定
  
/ O; \" F; w: b% c% Q' o) a　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
& S) \6 o/ {4 R6 s* @9 i, ~
                           

              
      

: j6 w* r7 o6 j% h" n
$ j. E3 O7 e- _$ D
3 ?) ~7 H0 I, Z* _) k' ?
  
1 _6 J' [$ t' N$ {  A" 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。

( J" I, }2 |5 q- g

6 g8 ~6 z0 s% R4 a

. i) }7 V" n. {0 _% j: w
　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
) D0 r' a2 B6 }7 U: d
* Y% D/ J& Z9 d  H8 [9 V; @
1 i4 j* v5 i# z
+ V0 p5 [: B" v: d! _- h  
3 {2 x! V, p7 H3 R+ m/ N

　　
3 e/ P0 E6 }2 ?) q  a    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
# i! h, }' H% p$ _7 R
$ e( H1 v3 I! {- J' y4 S' I5 B  _$ M
' f0 w* s0 X- Y* |. T! X
  
' {6 c6 m* c, {, m: x, U8 m6 y! K
+ \+ A5 O- N  G6 ^% c6 J
  
: B( l' E* w) p, B3 T( N( O8 ^

) ~6 d# B* v6 {　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
+ L* [: f+ g6 B9 u7 |! b1 G
- v* m: K. T* v- k% z& l
9 A+ b' T! q  B- J" s  C/ M" Y
0 Z0 k' i3 S5 z　　
    2.4 气浮系统

3 ^; {! d. B6 m1 @

　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V


+ H7 n2 x+ p. V  J, r& C* @( M
  


* ~  w; r- r; t" Y  S
　　

9 q) S+ ?: T4 p7 N. {* t
0 [$ g  D% [& L- y2 ?1 o
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" w" r) M5 G" w% {


' P, Y$ q+ @( J6 o* j& U8 {. j& P
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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。
7 W) |/ @/ u6 n9 e; E# I

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9 U8 [9 ]" K* g( e/ a3 D! J
4 G6 c/ F8 f$ C

  
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+ t% V$ c+ G, W
9 r: Z' O8 o7 p- Q# P+ U. Z
2 m5 K  F8 i3 w$ S　　 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。

9 C* W3 I) L1 B6 [
9 @: t" X) z; o* G
   
; _9 z2 [5 [$ d, e! ]& L   
2 d# H9 K( _' J# X3 O- ~4 m  
     
       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
% A; d% c) N# X& T3 t0 s% Z) ^   
6 I8 u9 \6 F, {9 b5 I- |- w     
       　　 染料
4 N, K! b7 F. c       　　 中间体
       　　 染料
1 l6 F0 p- ^/ Z% o: T/ ?       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
+ ]* h3 n1 j( n. o       　　 染料
8 k. J0 ?0 b7 M$ J       　　 中间体
   
     
2 J; D& d6 K$ F4 g& ^) J       　　 原水
8 n0 F; @$ l. v* Y6 a       　　 7.89
& |$ O4 l$ A% I/ @2 ~. t3 X6 g       　　 5.00
+ R" p8 x' U6 Y0 Y- x       　　 798
& S# a/ E# X. q4 _       　　 810
3 y, s. y! b- h7 ^  ~; p+ Y& A       　　 4050
. ~' Q  I6 U" ^6 n% A2 {       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
8 s! R$ d) z3 M& n4 m# I5 \   
) f7 m. \! ~' W3 N$ B     
& |% Q' `0 m1 k* i+ b9 l       　　 铁床
$ O: N5 F% |& o# q* Y       　　 出水
       　　 7.93
       　　 7.36
* S& M# s6 w! n: T       　　 786
  D3 o& G+ u( o7 f: s& q' J* r       　　 791
       　　 1900
$ H/ q0 j6 B/ n       　　 1000
0 o# K+ g7 c( J. a       　　 29.08
       　　 19.12
" W8 q. y7 I; p( s5 y5 y6 E   
     
# @, |) b) ?8 ?0 O" p9 F       　　 去除率(%)
        
+ q6 r1 W3 \4 u" i; l! w        
       　　 1.5
0 U; @* j+ ]1 T+ [6 E. u4 W       　　 2.3
/ B' h  r7 n$ w       　　 53.1
) O, E& C( \4 Z% f       　　 66.7
1 y& M0 }0 U9 a        
        
   
     
: K; t% D# R9 ^7 q       　　 气浮池
% w5 s. r6 V" ?) q8 P       　　 出水
       　　 7.56
# o# z; u" h2 K, D       　　 340
& Q2 ^& w8 K2 S& u1 V+ ^       　　 110
       　　 1.79
2 L6 S. l& I: F) }, B# \- S) Q   
     
$ B" N3 _( u, L2 v; l# J9 e( x! U# h- p       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
   
' E' c8 E% E( c" v% l     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
8 {( a0 f$ n" _+ b: j7 u       　　 8.09
- t% ?  @+ L* q% k       　　 141
  l  t- Y3 H& s- s( H       　　 11
       　　 0.22
! k1 F- X- j/ V! I- |" M2 U1 f9 Y   
     
       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
: X" b& k( K4 x. A       　　 90.0
       　　 87.7
' E  H# F* \2 C. b   
     
       　　 总去除率(%)
, j+ F9 p9 A) a" D6 c        
; ~! x; L4 }! r       　　 84.0
! x. S( k4 Q7 t7 r3 O7 z7 l3 Z, L       　　 99.6
       　　 97.6
   
& o' I6 H; S& |9 c, X3 o' w  
) R  r! h2 p- r- r1 M2 b/ [3 b  
: L$ j1 B4 t0 O5 H! _* c1 b8 y0 I  
! T: u, z1 h# ~  ~# n- F; Y


　　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 `% a4 A! e  t  E5 e/ `6 x/ k9 N3 u
+ M8 k/ r$ r3 R! I# ?* ~  

/ Q2 q& [" i$ w# n' f1 Z/ s, I3 Z
2 m: B' `5 @* s! `# b, |! V4 w　　 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。

+ X0 C) [. J7 O# @6 \/ \
2 r" C4 g7 n8 t9 L/ N7 C$ Q

; J+ l- y) V. q+ U. L- Q

! L) F+ F) C5 j  o* P& I　　 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。
$ D% }! @- `- T) b2 r9 H


　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；

, Q0 A! k4 o2 f! g, ]5 P
! W( A& G: B: i( @" ?4 D9 t

, F2 z6 \2 @. Z- Z+ u5 c
) Y9 x3 ~  h% s" D2 K% k
3 Q# B+ u: \$ f  d- [/ n　　 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
1 P9 f( y" t0 U3 y$ i  h。
) h6 H+ T, D& f& I. c) X9 s) Q9 u: H9 E
# x. M: a' v2 R6 m$ Y8 I

) @2 H" ?& [. s

1 H: ?3 \; k! h: f1 e4 S& {3 M
$ |4 R) m/ G8 \! h8 y


* N, G! I1 u- K$ {8 l

5 `  e# {% _; }  U! @
　　
    2.3 混凝脱色系统
& N/ p& \5 P/ B0 R4 y




6 i+ H4 d; g: c% \$ P3 X

, U" ~8 a6 X) h6 P/ ]7 [& 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。
/ ^( j9 ^6 p$ c9 r* l/ ^% [
( r  `: }% k5 G$ e
. D. ~+ p+ @" e/ ^! ]
  
( W6 _4 D$ r5 X' o

  


! U( v7 A9 C- n, e* M6 @+ ^% w　　 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
5 O$ ~% e+ n7 ]& ?2 k" E  min。
0 _* d+ A# d8 B  x/ Z# J& C. m3 \0 b
9 l  F6 X$ p" o, \' [
7 C8 b0 {$ R5 J3 {. p( [
　　③电费为0.49 元/t；
- G7 p& p  B2 Z' `  |' t


　　2.1 调节池
, i3 U" E( O2 n* m1 ]
' C! I+ [2 p! g/ J7 p

  \) M7 |" W( }  
: o+ w! L6 n5 X

- P& J8 Y1 _: S; w5 w  [" E) e　　
6 x! ?6 M  q+ C6 Q6 W    　　　　O2+4H++4e=H2O
# j+ T/ P& ?* W* x" J# z' M4 g6 ^


: ^% l" }* w7 I　　处理成本为3.51
1 V9 U, q: v5 R& T    元/t，其中：

% z( N: @* G0 {8 Y3 S0 z( ^

# a  j; i9 Q3 y+ j4 ?! z) W　　4 经济分析

2 b2 l4 C) z* o! R  C( `3 ~# E! o" l

　　
- M" o7 {& r0 [2 P    　　　　E0(H+/H2)=0 V
. a" `7 }! O& y  U


5 p3 R4 W- |$ p# N　　2 方案的确定

  e# H0 t7 w% e9 i/ m  D3 b
3 K5 r* M, ~; j  {
6 U$ F1 ]+ y8 s. i2 Y　　②人工费为0.27
    元/t；

. i. s. B6 X+ T, _

　　1 原水水质
0 Q, C/ I6 o6 n' n" K
! @  x- e( }  e2 D5 ^& x$ _
6 a8 J/ u( j; O. ~& E4 x' M. x# ?
3 ]4 K8 w( l  R9 l　　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。