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。
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9 ^7 O0 F! B: B
/ L) y# t# k: r- ^- D$ Y: n) T

1 h1 H, g5 D% x6 b; B8 i   

, p: p# V( z- s
　　 ②问题的探讨
' o0 {4 b4 P/ K/ P

2 i4 ]& U; ~1 l7 g4 n; K" V
, E. c9 P& }) G. U" v
& Z0 _" H. \9 V( w+ Z( X0 X; s

0 r/ f! q3 o7 B2 V. a+ {( J0 v　　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。
# d0 s$ b& C; Q8 C
4 q0 b5 h- f) d/ ]% V9 Q8 x
+ _' z: l* }9 l0 n" h



　　2.2 铁床


: c# q8 D7 ]  c
- _+ i/ i5 B9 Q" S" J
; o% S9 D0 ~( D+ i% M* V4 @

! O3 g' _/ ]1 M  L; y  
* ~5 G; T" D, N; N# D  T( ^$ v1 _

$ p2 F: B7 `2 z, Y' ^


   
9 D. ^8 _3 C' j! l" m) O. m9 }

　　①折旧费为0.86
% ?, S7 w" r0 Y: N  q+ w- E* \    元/t；



  
9 K) f8 D" ]6 H  j

   

( U* `% N1 }. K5 F  p+ Y' e7 l1 r. c
  
& H5 C1 ?# d) b, y. D
2 ^' V6 n4 {( `: o6 G# A; R
  
2 ]7 s; [3 B) ~9 K

　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期


: B1 e8 N( @  L$ G& F
  
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4 P* E+ n! V, H$ b" q4 c; E3 _  


  
: ?7 K( e, S% p
2 Z* M/ ^5 @9 Y  L7 _+ ~
　　
: q1 c2 u0 V6 u$ F# `    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
+ J+ D5 ]7 p% y% g6 J

! E- D, ^2 l* G7 g
　　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。
6 _( U" O% }8 ^3 x6 R4 ]* K4 {

2 G( [, w" o& I* m5 U" k
　　④药剂费为1.02
- K8 d7 K6 |$ @5 l' l( W    元/t；
' k$ ~7 @9 |; i+ r2 k6 a0 t4 t


" p4 R" S$ X2 S: j6 o3 \　　 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。
' ]& Q2 s- A5 L) M0 T& g) w9 J& k% G
7 x- v+ O; Q( D
' z. W: L- A  f6 F2 O
　　 当有氧存在时阴极反应如下：
8 W  M: T+ ]1 }3 R


$ u$ G  ?- k) p& a5 H+ u+ c* U+ r! Y+ I9 ]　　 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。
  U8 G( Y6 e0 c1 `9 v! u
7 P! k! r; g7 C9 f% W; K0 V0 f
1 S5 u! }/ X3 F. x1 _# k8 f
　　
" W: n, s) D% Z3 Q' g( {    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V

- Q0 D6 e6 r. ]/ w, a# I
* r. W$ @/ O8 Y5 B
& P$ E% k& _  b3 N+ S& ]　　 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 A+ G/ e5 l! P" S6 B
4 c+ Q0 @3 c9 l8 e7 l+ M# h
　　 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。
4 k: y* [1 ~$ g# J! C
/ d/ p- ~" [( i; j$ O. a4 h  ~
1 c( W& F2 X; |' l% e" _4 f
1 U$ W# ~% G) ?( [. q/ s9 V  
$ H) H8 q% s+ V
9 g: A8 S' U! W7 _! M& F! m
6 u; k. \' \' t, b, K+ p

- r3 u/ X" Z6 H: j7 R# A
; `9 N; h2 d2 D5 U
5 z4 q& g, |" E2 ^　　
' m2 f, r+ u" q# t; E5 a$ q1 d, n    2.5 砂滤罐
& L, W" r' i9 @& `2 c- e- r: M  G


1 S, t1 P/ f' b. x/ p' {9 l  
" b. e* L8 {& r# b4 x

' r6 O& q/ ^9 H
8 f6 X. N$ w, _; g

　　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
7 X# O  M1 {8 p# x5 Z: M2 h/ g  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。
2 Q6 O9 ?- r7 H/ @0 I$ B
+ p! s/ H; b3 ]  v$ `  v" k
% f6 C0 d  A  p# n& }. l# L. _  ]
2 y5 a0 I. S. P3 p) y　　表1 处理出水检测结果



, E1 v/ }$ _: J! S1 H, q0 Q　　
3 ~4 q6 m3 W# D    2.6 活性炭罐
; g( j- n& Q* E4 ~- e) ^  G6 [( r


) D/ L* F' `# m% X" T- T　　3 处理效果分析
0 s' ?8 \  v" ?- }  W6 ~' J, c

$ r/ l; Z$ g7 ?/ ~
：

, m' E1 c' q/ b# A4 @

$ z  L( X* t2 i8 }  　　1 原水水质
3 \! X* e# j. G( w0 M2 s  
! m6 o- N( a% s6 |# O2 _. p5 F　　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。
2 ^1 x2 p- D$ t$ t' b　　 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。
/ m# W7 B; Q( r- F* \  n& k2 n6 c4 A) v  　　2 方案的确定
: L9 E2 i  L* X( p" t7 w( S  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
3 y3 T) i, ^1 x+ w9 V% @9 c
                           
9 K$ M2 S- R6 F# J6 u* s
              
% s2 h3 \+ G* `) l      

0 F- G7 O1 @6 U& O: A: H. ?


5 q3 Q' O. S' L) m' v! }  
+ _/ e4 J0 H* H: J2 b

　　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。

  q+ h' P* X: N3 Y- b. i
& P$ @" i8 T# v( B% b% L7 g* e; O4 T: I

  G; l2 {+ J1 L9 Q2 h8 G
4 F8 Q# ?6 c* |/ b$ F
　　
7 }* |% y* O  h/ y. Z, ^# J3 {    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

% P! w, W" i" c) k3 W; F5 A

( N! }# E2 g% T# K8 [  
$ `& n& b  A, r& _9 X
4 a" Z  a5 ^8 l' L0 i# N5 g2 N
　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
# B  x* g. x8 y7 V+ ?


7 c: ]) D- [/ C  
/ S, V. B+ p- k
( i, _$ \  I% C  y( M
  
7 Z0 T' F2 }' b# E/ i+ _

" H! G4 b0 T' t" S9 P( b　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。

: f9 A' P* ]8 T) S& Z. U

　　
) h- A9 l0 f: C4 ^    2.4 气浮系统
; M) X9 B) X4 \3 I/ f

9 l9 I3 \2 B  g! F2 c
0 Y% w, p7 y5 O　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
4 A% V2 W5 R- Z
8 A0 J" f8 _$ [6 i  C
" F- ]* {  [% ?- u, U
8 K) B) F; v, s) P* I  



# u. o( V' i; U) [& V) c　　
; K. o  u! x7 L5 M7 ]/ w" Y

, R) C/ E5 g, G  d1 c
& n4 j5 J2 i. I" t) @: K
0 K. T3 l. `, V: y: M
1 ^4 M' d, D- z7 z
0 k6 A; j! @1 \5 ~: \
( ?& W6 ?; \" P$ f
: F( W' m& B+ R* A% ?$ y

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: ~4 |! ?5 [2 b


" N7 x: u5 u- S% Y$ Y/ {
9 D: o+ H* G' U( R; m
　　 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
# a" L! v  G# p) Z3 g0 |) [  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。

; f! j  T7 C8 k' d
, k* m, ]4 F( o



  

) Y4 q' z% |: y, t8 U



  
5 Y9 @" \6 X! r# k

( \( M8 k2 F- b+ D; ], J
  X% l# {% T9 ]% t; l5 u8 Q　　 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
6 m. y: A1 X4 {. }8 F& s' U  m，HRT为40 min。
# B3 m  {, M1 C/ r9 J' I

% C3 J' s2 {; ?$ U5 ]4 q# F5 D" m6 n
  M+ U1 c( Q& N9 W  a   
3 _' J% E" k+ m6 j   
: H0 H! ?% L) g  k; E$ Z* D  
     
5 w- R2 I6 p) s( c" _! S$ e       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
' Y* Z. u. a  Y/ a. M1 E     
       　　 染料
! C1 [, x" {* Y" l9 x: t+ S! A       　　 中间体
       　　 染料
, p! I9 E6 w: A* L, q- U       　　 中间体
1 z1 U& I' J8 P1 c) a       　　 染料
! O: K7 C9 M6 v1 b$ N" }       　　 中间体
! ^" w7 }4 K" x' v       　　 染料
       　　 中间体
   
     
! s$ O  K+ X1 u7 c& o  P       　　 原水
       　　 7.89
8 S( N& E0 p1 O2 I9 L       　　 5.00
% h& [) I; n6 x" x! ?0 d& i; L       　　 798
+ F  y' T9 X* O1 l% `* U       　　 810
, a! w% T! l# e       　　 4050
" f- X% l! e9 Y7 y, j9 E5 z       　　 3000
       　　 10.95
2 \$ Z8 I+ H) X+ e) P, ]       　　 9.29
7 u$ D8 h3 U% [, p$ n$ |, z; N   
; t% L$ `0 D$ A! Q; e/ o1 n     
6 M' \3 i7 q5 Y$ t+ {7 D       　　 铁床
       　　 出水
       　　 7.93
* Z8 [) c" \' l( e3 A2 n5 P) Z       　　 7.36
: g' C+ t; z7 Q6 c       　　 786
5 u- M2 h0 e3 d* Q       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
( _/ N, h- [; B) h       　　 29.08
9 q3 i; z$ N! v( [$ F" \       　　 19.12
9 P! {) [: W5 }+ d- c   
3 t! }, ?( ]- t" S     
/ t6 s* I, t/ M7 c  B       　　 去除率(%)
        
$ |9 E( B2 _6 f) z  F1 z        
1 I. A) ?6 d# H" d/ R       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
" I( F! K! u* P3 K       　　 66.7
) L, }& u3 U  m6 D! h        
        
   
+ x0 g( u, T6 J6 L( {1 {2 m# |- U     
! ]. F2 H6 m( `- _( f4 ]       　　 气浮池
3 V* S9 |* |0 c; c6 M( b9 z       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
   
     
       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
# U( g* |* H5 U9 K   
! Z: N2 D6 |6 P$ Y     
       　　 活性炭罐
) K0 B; m8 M" i+ L! g       　　 出水
* [8 t" d- W5 K6 p* y       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
* p% S! }/ K8 E7 i       　　 0.22
   
2 s% k5 u: U% ?     
       　　 去除率(%)
  H* ~$ d/ b; `8 [' J        
       　　 58.5
9 Z$ R' }1 F/ t4 k" f" q  c5 u! S       　　 90.0
( u* H; H" m. g! I8 I/ h) b       　　 87.7
   
' v8 C/ O# p, j6 T; v1 a- }     
( L8 E; D' T8 j( U! w% N       　　 总去除率(%)
: G1 G  U5 O4 Y1 h) ^* F        
       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
   
! [3 ^% A4 M- X$ o  
1 M7 Y; f5 b' w% a& B# }5 u* D  
& L5 H6 b# W5 w( m1 z2 v2 M  

2 K4 K6 h; b1 U5 b: U6 R

' P/ J/ }* 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。
5 c4 T' D4 [; a- w& |1 C


" [8 e8 B* o" J, k/ ?  
$ P! w3 t. C3 D- b' D3 S6 n  @
$ ?' b6 W( I' ~
, P( N; G; L- N9 `　　 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。
7 j1 _/ b# J" Y/ m( \- F




6 k+ ^/ |, b- L8 {3 K4 O% {
　　 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。

  L% L% P1 F. y  t9 g" s5 v, R

3 h$ q1 s, {6 g　　⑤铁炭填料费为0.22
$ \- o4 J$ y% `0 L    元/t；

7 l! E, G0 H0 v  L" r; ]! u2 m
. ?- v" i% t+ H! m  W0 |
5 d" k1 F8 J8 s

0 {1 r, V9 E/ r3 K1 Q, F
, N+ Y9 A2 \# j& 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。
$ w- Z% M6 D: O# D* ?; }$ F

1 I- Q  O4 M$ }- D' U3 m
  E. K, C2 _0 p2 \2 i8 C, ?# b1 B



# h, K) E; {& H% M
  ?$ Y4 U  G8 j# J+ }; m
. h4 D+ G% C" ]3 P6 T7 D
4 t. l- j+ ]' B& ^- Y2 I& S0 {

　　
9 L, t) Z+ H. U$ Q! @    2.3 混凝脱色系统
0 `' T  U1 b2 }3 e- o7 Z


$ j6 s* i( d+ T4 L, f2 L



+ k# r. m6 M/ j. N! K
4 ^' E2 {" g# u
　　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+ Y' m' F9 O8 i/ L
% O  m/ b% ^" k' j. u4 U+ \& ~  


  P' h! C$ ]/ L( ]0 K1 W  Q* I- n  
5 I. N8 O9 d$ S& e& P
) O& i, b3 I0 h6 _5 V
　　 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
  min。

6 T6 d. u3 N9 W( n, O! Y

　　③电费为0.49 元/t；


' E0 m9 a; Q' ?1 R  B4 w
　　2.1 调节池



2 B3 a$ y0 n8 U" ~1 p  

' c9 a- A2 H  I0 n( h6 V0 [9 G
( u- p% P6 s/ M9 R1 T# @4 q1 R　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O


' W' w: f* N# J& Q) a( m
　　处理成本为3.51
. U+ ?5 }) M* r" X    元/t，其中：



　　4 经济分析

' I# ~- S$ d; f" ^" }

. s/ F; j5 z  @4 b$ I　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V
5 \7 i7 `7 O' e( \


　　2 方案的确定

% T  B3 ]# F% ]* b

　　②人工费为0.27
' W! U% T! z% n: [; D$ k    元/t；

" }6 K  S0 k- ?9 u! R

$ u- y7 u8 c8 a6 f% [+ `8 d4 e. j　　1 原水水质
; T* I. c7 A. ]3 m. W

# S4 R+ J4 ^0 m& z7 S5 m
　　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。