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。
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# M# J: X# P8 L, Q
1 m$ F$ G7 \' t0 X, t7 U4 Q
0 l0 R) ~2 ~6 p2 D0 m

% I9 q8 X" c9 ~
% x% H0 G3 I. S   
1 f; b) e; P1 @4 ^8 b0 J
" ^/ @' Y9 |/ n: ]. Q/ M
$ c1 C7 Y& ?3 p! ?! V　　 ②问题的探讨
# l* K8 S& v1 a0 T0 u* x3 R! C
8 r& M! T5 N  l/ m
  E7 R$ Q, _& V. e* ^! G" R
+ A9 ^* k! p' M/ W  M7 S( Q7 n; b


0 e5 w/ M8 [9 b) H8 E8 c: T　　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。
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" Q2 V2 R& i9 q0 Q' t' E- w; V- B! d
! b# T: G! Y1 Y* ]
5 L, [  ~" ]8 D% Z, z7 \1 H
- I9 K% e* T/ j  c& `! U
' v1 n+ b  y+ U3 Q& k( u
　　2.2 铁床
" [% C( b. b9 g2 U7 D: W  e





  


# B3 V6 K  ^* i1 Q7 u( ^/ h( P
" |* ~9 }9 ?; Q

   
4 G6 a0 B& H0 W# F5 A1 x) `3 |
! J6 e+ e2 q% h! h2 h
　　①折旧费为0.86
% B& J2 m. y2 C6 f1 x' `' D    元/t；
# n8 v* Z7 V! W3 A
: k0 G& A7 M, y8 _# ?" r/ ~% Q

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! t8 N5 N4 \5 k

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) H* v3 r, t+ e% ?$ G: K1 P
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
& A: F' ^' C5 ?7 D+ X

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, F7 J$ Q1 f0 J8 y  
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3 l9 H8 O  }$ F7 v, K7 Z" X
7 y5 Z/ H% @5 s3 F" F$ w, i2 C
　　
0 X$ T$ ~8 g8 k7 r: V    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

! ^8 U& m2 l- g, H8 U
! u' @( b+ i+ M, B9 q; e5 Z
& o9 ~+ |/ Z) }% D+ F6 h　　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。


9 f  }0 z* T$ t
8 ~1 K- r+ N; d( ?, P% {: {9 v　　④药剂费为1.02
    元/t；


. M( s' l( W, m2 c
　　 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。

( g0 v9 e$ Y0 H

　　 当有氧存在时阴极反应如下：
% Y. b0 m. n( ^9 L( n- t

3 g, P* q! A. U& u
　　 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。

* m+ j" s$ l5 |- M% s- S4 G0 ?

　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V

& x% _6 A) r$ X( B( F

　　 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：
  K- R, \% j1 B* q
+ m1 ]) J" o% f' T2 t% h( m
" o3 ]8 k$ a/ J
　　 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
: b4 ?0 M" J8 }, c  d，HRT为30 min。
. f9 T8 J+ s- n: e6 ~1 x
) H1 P4 @/ ]$ Z9 {" S1 Y

( W7 Y  @4 H1 |" g/ ?1 Q) \+ [* X  
" i' v( S( z3 P% `
/ L/ f9 ~, F/ F
: Y. r& j1 o' T9 L  g3 k& `9 J

8 c% ^- V- y3 O& y
) [# e9 w; C" ]2 a- c
　　
    2.5 砂滤罐

: Y7 e& D( _! p8 ?& `2 v
- B( v  @; ]) }' C' z# E  e
& Y4 k7 i0 J$ w& m  
' [; o, O4 S2 I3 `5 Q* @- O

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3 j2 l: R: O4 k3 e- k
. R2 w1 c! i, K' c+ j5 r
' `( r  V7 z& w" C; M　　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
: V8 O8 K2 t, {( Y/ b, l. X5 D  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。

* E$ |! W8 M4 B( [+ V4 `+ ]' ?& q  m
! Y9 D- G# l& L) M
( x  i" g+ A6 I, V　　表1 处理出水检测结果


' Q' o% a& D7 K1 |$ }
( w6 d' }" G0 _　　
    2.6 活性炭罐


# u- N( ?% g/ \+ ?
　　3 处理效果分析

% H+ @& j, X% p$ C! i% H" G
  J9 B  f  V  Z6 o
- w6 d( a  k* q, I' I  U# E：
, j* E  d+ Q  P# X9 a* h

  {( u5 H5 N( Q' T: w( v% @$ O4 c
" J9 h0 }/ _, }4 X1 [  　　1 原水水质
  
; F0 s: ~8 \7 {9 `7 {; m　　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。
* F* l/ p1 m7 O$ ]; d& W  y  　　2 方案的确定
1 I7 k2 B/ \$ z5 L  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

, Z* h3 r* s- R% `7 @* ^9 Y+ k                           

              
      
  G, ^' S5 M# q8 y% E/ Z9 u8 E
5 ?; I0 ?- J  H# s+ K+ B
7 W! {  j; v! [2 x$ _1 b( E
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) B. ]" q% Y* U6 J4 M6 g: P0 Q
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　　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。
) ~2 p" [3 W3 O" F. N; A) B2 J
! u6 E! s  c! `- C8 T

, \( ]/ i9 l! y& ?: ]% S; g; r1 t+ ]


　　
+ H$ v0 Z# ~; r) v" [* _: e    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

5 t6 v1 W2 U6 Z  N7 G
# U# C. n& a3 K
  
  i7 R/ e5 {7 Q$ h
% p1 d  v+ j/ S- U5 g# T" W( j
　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
* ^7 D. U8 o7 [. i8 q
3 B) G% ^: d, d! c

  
+ ?& l4 U, m% K/ V2 \2 r
6 P/ |( \6 p6 p. u: Y# v
  
* q8 z! z6 n# j- c
: C$ u& D1 h) R0 c- C. j$ D
　　⑥活性炭填料费为 0.65
: g. b6 R. F4 H( ]% H( m. l5 k    元/t。


/ l0 ^  x& n2 Y& u8 a
　　
4 {+ z- m7 U7 [6 `+ |    2.4 气浮系统

8 _9 R) U  P! A5 A7 s+ V  Q
% W" x6 y* u# h& X
　　
+ I2 \/ q; @$ q. U    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

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( e( b, d, W1 N; @( n3 u  

) @& V9 N. d; L' M

  A- b2 l- _+ A3 q* d+ o　　
* M0 ]+ p# r  \+ P& w8 t

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7 J" _8 k8 z; k0 q6 x- S/ r
7 m' x/ X! R+ d; T; o& }
  ?% m( U) M6 K5 \巩义市水处理材料厂始建于1995年，是专业生产水处理材料的综合性实体企业.我厂面对激烈的市场竞争所带来的机遇和挑战，正以崭新的经营模式和管理理念，打造“宇星”品牌，使其永远屹立于水处理领域的山巅之上。我们将以一流的聚丙烯酰胺和良好的服务笑迎八方亲朋，款待四海宾客。 公司具有先进的生产工艺和完善的检测手段，技术力量雄厚，管理科学化，长期以来，我厂本着“追求品质，尽善尽美”的企业经营理念，不断开发新产品，扩大企业规模。目前我厂主要产品有净水产品、环保产品等系列产品，广泛应用于电子、医药、化工、食品、酿造、电力、冶金、钢铁、煤气、纺织、印染、石油和城镇给排水等诸多领域的水处理。可靠的质量、完善的服务，赢的了广大用户的信赖。硫酸亚铁先后被建设部水处理质量监督监测中心监测和全国给排水标准委员会等单位鉴定，各项指标均达到部颁标准，并且品种多，规格全，欢迎您选购。企业宗旨是诚信，欢迎您到嵩山滤料来。
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9 `6 x  c* q+ D- e/ J
) d  \9 }! P& }- w' I
6 W# r( A; B3 n$ A
　　 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 M' ?  v1 T: t  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
! r) @/ c; w7 g# R. {4 I




3 e! L$ V; a7 \! j' H
+ H8 m8 Q* p  l8 R; T! {( O  




5 D; W+ t! e: Q4 a1 Z4 q0 l# b
5 X# s! [$ ~% W2 M- _4 z( Q0 r  
( e# N: s% {( e
/ u  d  `& w7 B0 i2 v; y
7 A5 r2 T. a0 z2 v; \1 ]
　　 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  I& I% a; @  m，HRT为40 min。
0 r, p1 N. p; `2 A

' p$ ], X2 r2 m! X* a% e6 D
3 m- F  ]! |- ?5 i9 Y1 Y   
   
: Y, a" Y( r( A  
& t, C# ^# A' c- k+ I     
       　　 项目
       　　 pH值
0 }, |6 R7 c. ]. n( I6 E       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
) |$ J8 R  V7 K       　　 苯胺(mg/L)
! J) N9 M" J1 `' i  N- @# {7 R5 B   
! L; m. ~4 p0 ^: V. F: y     
       　　 染料
       　　 中间体
& c% }6 o$ K6 @/ f       　　 染料
* {- r- L/ V% ^5 b2 T8 D       　　 中间体
5 l1 `3 v: `. w" o       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
4 v# O, |/ w$ e  U) N9 _( F       　　 中间体
6 M, c  ^1 s: A   
     
8 l7 Q% V/ n7 O4 b; V* f3 ?       　　 原水
       　　 7.89
& Q) Q2 T% f/ W       　　 5.00
% w* b3 `1 K1 G3 I4 V2 }1 l       　　 798
' c) ~* B. N. \5 ?       　　 810
$ g6 t: O1 M; \       　　 4050
       　　 3000
& H% f( T* D3 x! R$ s8 v) M       　　 10.95
       　　 9.29
   
     
! F+ M/ i/ p4 X( r% s       　　 铁床
       　　 出水
       　　 7.93
3 Y( h% a8 Z5 w7 I% E       　　 7.36
6 S3 M% o! g; `3 n; c! ?       　　 786
       　　 791
       　　 1900
. B1 s. Q- g1 X       　　 1000
5 w' j0 B- b' d3 n' A1 e( S  i5 y       　　 29.08
- e- O8 @# N# x       　　 19.12
   
     
       　　 去除率(%)
        
        
/ I6 M% f; E6 u% u7 b2 h5 L       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
" Q, c- Q" @; ?1 a6 K  L/ z# d       　　 66.7
$ d/ N' I& q  ~        
* u. G+ V, k% O- b- u1 T. B3 L3 T  K        
   
     
       　　 气浮池
& j2 d# ~+ Q5 }( P       　　 出水
2 r# d) t9 Z5 F9 S7 M* U; r       　　 7.56
* e' r# X5 n. X3 F; q       　　 340
  m( g" @6 F7 ?5 e       　　 110
       　　 1.79
2 O: f& j! Q4 T4 H   
     
! t7 K3 T2 w4 u0 o% g* |       　　 去除率(%)
- n* U2 z) H% A/ }" ]5 `$ Z0 U4 `$ z        
& z6 k" e% v5 J( f1 R% ~       　　 56.7
- L2 e9 _. d4 \. @0 U; U       　　 89.0
       　　 90.6
   
- S. P3 B! M& U, C, D% p! ^6 z     
       　　 活性炭罐
4 J3 N" P1 _  R$ m       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
% l+ ^  E# s, g( u$ K" U( h" b       　　 0.22
2 k- t4 n" [, }7 Y1 O   
     
( U3 U+ x$ A5 \2 W       　　 去除率(%)
' W+ u. h% a+ o) s  |' b        
0 b* J( L, _9 U% ^  e8 P       　　 58.5
       　　 90.0
! q$ u& ?7 V4 ]# b0 o2 q       　　 87.7
2 ?- }* W$ {" g8 e   
$ P+ {. r% B4 C/ k5 r     
       　　 总去除率(%)
        
       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
9 h1 V% A/ n) |7 [% h$ {   
  
  
  
, W1 a& t' {2 J3 F2 n7 J


　　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。
1 j( r) L: W* F

3 x. M$ o8 |4 ?
' [& S! u  i) Q  
' u. E% p, d3 {4 _! _& G
+ G, d; J9 v, w" L+ v( `7 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。


+ j8 G2 h3 c+ }5 _3 [; R& G* c- p, M


7 s; F" L0 D; G$ l& s
4 K( M4 Q3 }: z) X0 |: K　　 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。

: ?4 \+ K' Q, o9 k2 c) l
8 j  B2 w! p1 @5 }, |
　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
5 F# W$ f0 r8 Q2 k

# Q" J. |  Z. p  E
$ ^0 w3 P( c+ |2 b# S. s


" }0 x4 Y$ e& U/ q8 `+ p. {　　 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。
4 D3 ^" d0 Y* M! f: t. w1 d

  t( G0 Z; ^2 g' ^; W

- s6 F7 d- E0 f2 m1 R
: y3 T+ }6 |2 F  }# I1 d; t+ ?

8 B% }1 V, K$ r$ s: B; K

0 P7 @" R3 f' j/ B9 Y' Q6 @" l

; ^2 m) a2 c! B& B4 J, ]8 u1 Q
/ u" _' y& w9 J　　
    2.3 混凝脱色系统





. c: N1 M4 p4 I4 H% W3 ]



　　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。

# v! c" P# U2 x4 @) g7 M8 F6 s
! U+ {# f" n$ g5 r8 l
! v1 _. M- ?9 z; a% _. n4 z) |  


/ Y- E/ @* x2 I9 d; X: E, ^- s  
! Z! I* v, |# {: h6 m) h. ~. N
6 Z9 M' s# C2 y
) H' R1 }0 x7 Z6 W8 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
, Z/ n+ g% T0 h5 L. E# `  min。
4 W- r8 G4 h2 v, k: Y: w4 d% Z


) b6 N5 K2 b7 ^# I" @/ ]. H　　③电费为0.49 元/t；


( m( I: s- \! l+ o( S" h
" r5 M( {- F0 n　　2.1 调节池



" \9 s0 P/ E4 M& K/ D7 k) E2 R  
1 G+ x5 ^; O& v$ F# n" e
' _+ \5 y. v5 ^2 z
9 o/ E8 _0 w0 k" i* M) s' I　　
+ R# d/ @+ [% ?5 r: O* W    　　　　O2+4H++4e=H2O

& e; Y* S6 c7 e* y3 {+ \7 T

/ A% Z" F  y/ z& A( h0 l, H　　处理成本为3.51
    元/t，其中：
' T# z/ _8 ~* d$ T- @2 v. [# ~
* J9 L+ Y- f6 T

5 b( p% X1 Y: ]2 K' e　　4 经济分析

- ?0 s9 \6 e' `+ A5 U, N6 t1 P$ s
+ g% C' u) Z' a4 ^' l
. e) x# L/ G( {2 u* D　　
" y7 m8 [$ c6 ^& S7 Y7 T    　　　　E0(H+/H2)=0 V
8 [8 ^$ K2 U' A3 x& B

* ~3 g" u9 `: v" g9 E& t
　　2 方案的确定
7 _- m9 k: D0 b) E. j$ }: p5 a


. {7 O# e( T2 ~& V; C　　②人工费为0.27
2 p9 Z9 f0 x: s8 R( T3 _8 Q+ u    元/t；



　　1 原水水质


  F( j; |# x5 r( {* n
　　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。