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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9 b! ]* M+ A6 W- I& L% s8 e' G

: ~: G+ r9 N5 W  E6 W1 |2 T* Z　　 ②问题的探讨
# ^$ t$ r" e$ o; r+ s6 l, E

1 s' ]8 k3 }6 k) Z+ N

# I! V# p/ n3 z

　　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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0 O7 G; I8 v& i* S( `

　　2.2 铁床
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. g* O! c3 ?$ Q  C, Q
  
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$ ~, z* P  _7 V% E
   
* J  ?! x4 _$ }- t' y$ `" P$ P

2 C5 X- T7 k. ~, ~　　①折旧费为0.86
    元/t；

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# r# }7 a5 U9 P# p. k
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  F5 }  w9 b) |
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　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期


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( e7 _' H. A3 d2 o( L    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
( w$ D0 O' a0 g7 b3 ?0 H
( Y* b# {! N8 \3 W

　　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药剂费为1.02
  I- Z/ Z: o. h5 ~! Q& }    元/t；

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2 {( x1 T! U- H+ q　　 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。



3 p! @, w% x% a# Q) R& |, n　　 当有氧存在时阴极反应如下：
1 q/ D4 N' }  L6 A9 q2 P; s6 P
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+ M3 H1 P" [2 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。

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& V" v) g) `: r" Q+ \% ]% u　　
' G+ A, v( }0 T    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V
4 c; {3 O- K8 p1 ]

& {2 ^" b1 g- z2 o7 Z6 D& V
　　 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：

* J$ \; s2 ~  W5 k
; i: I3 z, z' K/ K. m! `9 K
　　 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
6 Y! `% |$ g% y' e. S* s: _  d，HRT为30 min。
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0 A; A% d/ o  K$ I
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    2.5 砂滤罐
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& ?* Q0 J( a- t! f  W- ~" C  

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: m. I' C3 R( ?: h6 T　　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
) k9 ]% j3 x& B: \$ i* y( N  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。
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0 S0 I& n$ J, C. k6 U" L
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) d5 x- m2 W) |; u4 h9 `　　表1 处理出水检测结果
, `! Z' n6 T& J; G5 m
. d: ?; _! E' d7 ~% M- ]. [: Z

" J( P/ W# U' e　　
6 R! i" m, b  l$ O    2.6 活性炭罐
' p: V+ e3 j# ]5 T( a7 q( c
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　　3 处理效果分析


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' x; K( \/ i& n9 l) D" J  　　1 原水水质
& {/ ~) B9 U, f; P/ Q  
　　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。
( a0 \/ r; k6 K+ d: g5 J　　 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 Y. W* I' U$ ~1 W! Y3 |  　　2 方案的确定
: [; z8 I- s- P$ L% Q  
0 d, `! `; _% I8 J  p3 M　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
0 Z6 g7 a8 d; m* f2 e: G2 `) e
                           

) f" L. u4 \  T# @              
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( y' C' ?; K" _. i
* W) i4 ?# R7 Z. J8 T' [; f6 c
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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。
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* @, f- }# u3 {9 |, r" l    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-


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( B7 \9 O7 o  R& b! D. F% k9 G    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)

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' O( w; w& j+ y7 }- g- ]" j9 x" `
  
$ @( j6 ?  k- ^1 w5 Y, i( H; d- P
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　　⑥活性炭填料费为 0.65
7 u4 c2 `" Y& W0 i    元/t。
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  g& z  v* ?% _8 H8 {) j& J
7 `+ x5 R( d7 K9 i2 j　　
; E" r0 Y2 T" [" ?( |    2.4 气浮系统
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. C% k, g* x6 Q) i' a/ R
! K. t" d# m9 Y. k- X! t1 Z　　
7 m: u6 W9 ^5 G    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

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+ J+ }: U% f' Q7 _6 b  H
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; a' G2 V" f) f; k8 m2 a5 ?　　 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。


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1 G! S7 V# Y9 j4 v
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' a8 v$ q6 F$ R0 ^8 v* X" @3 b) Z3 f8 \# n
　　 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。
0 y/ S- l3 S& L1 ~


   
   
  
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       　　 项目
3 U) ?3 ^0 o& c8 H# ?# V) x       　　 pH值
8 R+ W! H/ n- q8 ^1 ^       　　 COD(mg/L)
6 e$ J- n( r# A4 d       　　 色度(倍)
3 O/ G( X1 z7 f6 |% J$ p" h       　　 苯胺(mg/L)
   
     
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
. d. |( g1 Y6 ?# D7 {5 A       　　 染料
       　　 中间体
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# v- v. {* ?, F$ O6 b$ S       　　 原水
1 F! F- V* n  s8 h1 [       　　 7.89
       　　 5.00
, z7 Z  l7 O& Y7 w! f6 ^5 W! v# p( c: D       　　 798
- f/ P$ k  F. l7 o6 a       　　 810
; {6 A9 p4 ^3 H" U* L       　　 4050
  Z. }, \9 d9 @* A       　　 3000
8 ?) S4 n( N: V5 C9 J7 q$ |2 G" w       　　 10.95
       　　 9.29
   
     
       　　 铁床
       　　 出水
9 S! _* x: p* O' f6 ]2 Y% B       　　 7.93
0 x. d* b4 H$ L6 _" \3 M       　　 7.36
       　　 786
       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
2 z7 k6 D: M  f7 e/ r  N8 w6 Y" ?       　　 19.12
" ~! Y( W* L0 V, \$ v5 {5 P% R   
     
6 e; g  _$ `6 }6 u5 E       　　 去除率(%)
        
        
* `2 K# `1 t8 B8 l       　　 1.5
       　　 2.3
) ^* v1 K* W* ]6 n' M: o9 `       　　 53.1
. T8 F4 I7 A) P2 ]: |) U       　　 66.7
0 r* n- ^- r; J        
6 h% f4 B7 f! k8 x        
   
     
       　　 气浮池
       　　 出水
       　　 7.56
! Y6 S+ @  D' T2 f9 u( s! I2 @       　　 340
4 i* i. ]/ b; `       　　 110
       　　 1.79
   
* M0 f' ]+ c$ E$ D' K# h1 Q* ]     
! {% w" D% a# x       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
       　　 89.0
" ^! o- b  u5 e% u1 Q/ n, v, I       　　 90.6
5 C+ x0 P4 V# k   
     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
2 O7 a7 @1 ~% G0 y* f: Z4 P       　　 11
' P1 U9 Y9 M9 j# H- j3 q5 @       　　 0.22
   
     
" }: ?4 z2 G& A6 ?       　　 去除率(%)
: h" `0 ~. {6 z$ g# {        
5 L# h/ Y. N" a' j# R) F! |       　　 58.5
. T* H6 V6 {  A8 ]       　　 90.0
6 a' V9 |: D  m+ C6 H       　　 87.7
   
* Z1 }+ c) P% U  [' B     
3 S8 p& t4 x' L' l6 F* k# R       　　 总去除率(%)
& S* a- f0 H5 S9 k8 k  D" x        
( N1 d, e( ^) B( {( b& j( |8 D4 s       　　 84.0
       　　 99.6
, G  B& V0 y  E) [" D, E       　　 97.6
   
  
1 c! H' j, Q. r: d  
  X1 f5 R, p: @+ X9 o: s3 V3 R  
9 U' _) {: ^1 G8 |# X


1 k: }) g/ P3 }: |+ 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。



4 U( L" x- R" v& A- B# w+ l) t  
' z" P4 c  n9 ?+ ^& V& V

- B( h7 C9 z! U" ^3 B  O1 @& j　　 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。

2 k4 Y% F5 b. G




! k+ p* k7 Y7 e# L/ ~　　 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。



　　⑤铁炭填料费为0.22
2 q5 O: ?& D: R7 C* }* d    元/t；


$ n; R7 S( v& m: A3 {  o" r



　　 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。
  s3 Y9 j1 Y- M5 t% K
3 A9 p) m7 b/ P6 T* p6 m# e, p: n
' [( g0 R+ A. m! M, s( B+ d2 Y) |! ]% c

2 V( q% X( q, `- _5 b
/ `: ]2 m5 c0 _# Q) a
& x% [! n4 ~4 [+ k. e- z. t



0 B6 f+ B; [; |$ o

　　
- s' w5 F! }; b4 G4 M( ~4 D' n    2.3 混凝脱色系统

) R& `/ c: m2 E2 U$ ?

7 C- ^" k! s/ M  G/ C( c
4 e' f- R) h) j8 k2 d




$ o0 L- X7 o9 `1 k& W. D　　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。
  C& {, m  P6 y: t6 D, d5 g3 Y% j
/ @. j( j' ~& F0 `' i$ X+ S4 V
9 H$ N8 a9 V$ g& Y
  

/ _2 I; S5 V+ N  ?, ^
% F0 s8 w  W6 i1 @7 y  
' v% ?$ G, ]& K7 J; r% [# m

, a2 |/ q% g0 }: ~　　 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
6 q  ]. c6 k6 w  min。
: g/ `$ B) q0 k, t$ u
( @* i9 W% k4 r7 Y7 O
/ ]6 {  `0 w! D/ \
　　③电费为0.49 元/t；
5 u& c- f' j- ^  |6 ~, v

. ]2 l& B; m3 O, x' Z  s) q
　　2.1 调节池

3 g0 f% l7 }8 _4 \

8 j% l8 N. l( W  

  B, w/ |0 H4 w  ^2 u+ w) X
2 h5 R" U+ ?. u" Z, v　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O



6 h8 r7 L4 O: x　　处理成本为3.51
    元/t，其中：
' Z9 y& I% x- }* [, Q1 P8 j
  M; l$ b! o+ X" T9 g  Q

+ K% n7 {, f( u8 Q8 W' t　　4 经济分析


& T- q. n6 b5 ^- k0 u
　　
/ ^( \; K2 `% U    　　　　E0(H+/H2)=0 V


& H* E- Z2 e3 A+ I9 b, g
; T4 y/ j9 T- ~" [　　2 方案的确定

3 V7 x: P$ g4 U* O* I  I
3 I0 Z; w+ D+ M% X% s
　　②人工费为0.27
0 z+ N9 S$ N0 r    元/t；

9 Q" z% I, N5 u5 k* ?
6 @5 i. y6 h4 {) }4 z; M
% F$ ^. ~8 `8 t3 A4 w  a　　1 原水水质


: M' v7 e' T1 b8 N, @
$ m( B- u7 t; A3 u0 E/ Z6 r　　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。