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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: }4 P9 t3 C% g  e% ?# E: x
6 w7 d: B$ F' W* A9 d   
+ O! v7 a; r7 k( _, R* g' Q. w1 H- I
) Y& T4 X. G! P% b7 f& ?) e
　　 ②问题的探讨
9 l6 ^' S' Z7 ?2 y# F
( U! m) g6 L$ {5 V; t. z


: @' t8 T, |5 ]! ?3 A) r# ?
+ O1 W) m, E! o, Q
　　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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  g" c' W/ G  D% O+ B

8 ?7 Z! D& F: O. U5 N; A) f: |7 j/ D
# ~' L: R* k3 n% Y' t7 }7 `
4 [: ?% q" a, R$ V9 q' e　　2.2 铁床
: ]. V1 z- p; w

6 l4 T6 ?& s1 ]/ K, S, d6 j

- y! z: N% X! T
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8 ?! b5 R0 A; U# E) `5 U. a! F  


4 O5 j2 ?. v0 s) _  Y# q
( c) G# k/ x# L

. f. X" R" b* r6 l4 P) a2 t; h   
5 A) o3 a+ a: c0 E
1 I" L  c1 m! p8 i
　　①折旧费为0.86
+ @) w! `7 x( H  J" c0 N    元/t；

* y; x/ E  y% n3 i4 s* @) P* H8 Z

  
: m! y/ D2 ?2 h$ E0 d
: e$ v; v* `" x7 P( G2 L
% Z% ~3 B0 K: r4 M8 [, w   
3 |; e+ H$ G% S* F

5 e: f, G9 M" c# n& A  

2 X( S$ S1 Q' E5 U$ V
- I  p- L% B3 L: w5 ]  
; l: D3 e6 @6 N" g

6 p7 ^  ]  W3 p; a  d+ j　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
  A9 F1 m+ z, w" {( L% ~


  
+ E& R' q7 _- Y/ w8 ^
* T$ o+ B* t6 V9 [+ }9 ]
  
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/ `/ B4 w( Y+ z  L/ L. C+ @# G
  
! N# @+ _. C! |1 v" O0 E0 r8 ?

　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
! M5 x8 T9 \( Z- L. R( V1 ~+ q


; a) E1 R3 A! |; G1 I8 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。


3 |, B- J3 ?3 J8 Y! y3 n
# j) S  ^& H' E" y. C. y" d　　④药剂费为1.02
    元/t；


2 v% H& }2 P1 Z
　　 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。
6 S# U' @8 v; z' h


　　 当有氧存在时阴极反应如下：
. T* e$ x' q' {0 M
, |$ L" O4 ~% 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。



: ^  q; N& W9 J! ^  V2 Q　　
; Y, m" ~! O. _2 e$ W& [    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
* V, O' p( t4 R3 j    V

1 x4 X8 f3 ?0 G0 |% K! C  s3 {
( V% M+ i. R$ m" ?3 V
0 |2 {9 K5 N! {6 d6 l/ A2 x　　 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：

. S& I" o! y8 |# _
! u; `8 f: Z/ b" g
　　 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
) ~" B. V9 d8 T) |  d，HRT为30 min。

+ g4 T% P, \- b" j
- X0 y4 ]! Y) d3 H
4 U; F) V8 b7 q) o$ ^; w0 Z" P  

: A$ P0 E5 [( a& j+ l
) g0 w& J5 N# l/ R6 Q3 p
- K, ]- }& Z8 [
" S3 a0 h* \0 p7 E) X
$ B: t! h! Y9 y
　　
    2.5 砂滤罐



  





" n' P7 X  ~& y& f& N　　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
  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。



7 |: L0 u& ^& G/ ^# }1 f7 [' J　　表1 处理出水检测结果



! {/ }5 u! e% q4 @: @# ~　　
    2.6 活性炭罐
( u7 ^9 [9 i. R7 U. f6 _
5 u' H! y( n* z$ _# h5 i
& w& Y0 U6 e2 D4 g* r
　　3 处理效果分析
! |7 w& N( o7 J  i: m6 d

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：


6 g) S$ I  \0 ]' {$ Q5 d/ T5 H6 S
  　　1 原水水质
: M7 N& g# T: A4 r# |$ m) c7 [6 P  
　　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。
# w# I& n6 Q# z0 U　　 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。
  　　2 方案的确定
  
6 C* J- o! e) v- R9 `% d6 D　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
$ |$ V; M' z0 K, f( E$ A* ?
                           

              
      




  


　　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。

: C  D( j3 H/ Q3 W. w

: j. t! \+ p. N- `) I/ L4 c
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8 R( Y7 Y* e  m* V4 `
　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
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% r/ X$ t% C8 u: J+ V% h* H3 G5 w
  ^. H$ C/ _) ~9 k  D9 M, B) t
  

& c; j9 v9 Q: o- q' P9 S
6 Q+ b/ w. _" N1 l. C7 t　　
# Y) W- o; m8 [3 g; _* g3 H% ]    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)


6 F. a3 e5 d# c& p) u: Z1 M( k
  

+ |# i/ J; }9 c6 j
6 z  K! U. p0 y% ~7 U  

' _7 g2 f2 |5 Z, y3 t: @
1 K. e# R5 s, t7 I( j: c8 x　　⑥活性炭填料费为 0.65
: ?4 ]. G! M; D- o    元/t。


7 V9 i( P+ N9 |, r4 E) D. R! Z3 R. x" U
+ G3 i! M! ~" P. F  C2 W　　
& D) \7 V  B7 {4 J( K; }3 ~1 f  ]    2.4 气浮系统
+ F7 r- [% c: G0 p8 [9 Y, Y6 l! J

4 Z9 d/ ^, z0 K2 A2 U
　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
+ `, |1 }. f) ?1 Z$ y: x

* }3 g- A6 f' S# d# U% }1 `3 a
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8 A* @$ f5 u# J3 \; }
; K7 C. o+ Z4 m) M/ D3 S. g1 @9 t

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9 q8 {4 s" y) o8 a* x2 W
　　 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
9 R0 F( N" j5 X. k0 m" R& x  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
3 u6 Z- ]& ?+ ^" h/ c) n
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9 S( y% [6 [2 |# s- U) h' Y) R  
8 @* K% ^# r* [  T

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1 y; [! ]( \; ^' v6 k  
7 a4 q# ^$ f" @1 M
6 Y( G' e" l2 q* I
% W- u8 }8 h* z3 m) U6 G
　　 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。

. E1 {: S4 o3 v
/ R4 }0 o8 A% N# L  l( F
4 R1 q* ]/ E3 z5 X8 t   
/ k7 f4 V2 Z/ k2 E/ O5 w/ x   
/ M& ]$ d2 @& ?6 V1 Z  
$ I* K6 V/ ?3 s8 R     
       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
1 r3 f% |0 i& E     
1 I3 Z( q6 O3 k; q+ n+ P9 {       　　 染料
       　　 中间体
7 A4 m! E) E5 p: R) O, c+ f       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
  T$ P' g4 B+ A& r# Z       　　 中间体
" K4 d8 V1 x/ E, g" G$ i7 |       　　 染料
$ T3 V! i2 n+ l7 j* I6 s: ?       　　 中间体
   
  v0 Y6 H6 T8 Q3 ?' F4 d     
* k$ C: ~4 D' X. E# F, U       　　 原水
7 B: d2 n- ^. P* W+ b) b% L       　　 7.89
) q) O- Y. G) F% L; x2 a7 x       　　 5.00
1 J) \5 |! _4 o/ [2 E2 R$ h       　　 798
       　　 810
       　　 4050
' H) X: k1 ]' A; q       　　 3000
       　　 10.95
0 Z' z+ U9 N' S+ t8 G; k       　　 9.29
; Y" V" j4 x* e5 N0 {% z   
     
" d+ m4 v; O' S% x. Y& g       　　 铁床
       　　 出水
9 i- J  Z" {$ w$ L0 H, O       　　 7.93
       　　 7.36
* {- Z* X/ u6 k1 L) ?       　　 786
* U4 B1 r, |  |; b2 S2 t' t       　　 791
! C. X2 x- `+ V. u       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
3 m: P! t1 g3 o$ h" X       　　 19.12
) K! |- {! v! [; N0 U- j3 L6 u6 X   
     
       　　 去除率(%)
        
: }! m" \7 v. Y  I9 _4 a) K0 v1 W6 i        
       　　 1.5
       　　 2.3
: S" |* b( f8 j( R( q       　　 53.1
  ^* d& u5 G) k       　　 66.7
        
2 T' _1 g" Q9 k# W4 Z! w        
  v* ]; _) _, t, U   
" u1 v5 a: g: r     
3 a( S; I) [3 n- |       　　 气浮池
       　　 出水
/ g. \* A" i( }6 ~: @6 O0 k       　　 7.56
+ |+ e1 f- R, _$ v# K       　　 340
       　　 110
       　　 1.79
% ^: C$ W+ z' r) [) I8 V   
     
0 y6 l; a9 z+ K       　　 去除率(%)
        
) {1 r8 }' I7 u& p% f       　　 56.7
       　　 89.0
       　　 90.6
% b6 i$ z( c9 C$ t& D( a& F   
     
       　　 活性炭罐
  ^- Z+ W, v$ e4 W7 ~, T       　　 出水
       　　 8.09
! L) J- l5 u) S4 D* c       　　 141
( ~- t0 |! n# ?! b+ a6 L       　　 11
0 k9 J- C+ s$ e" a8 \       　　 0.22
   
$ Z+ Q/ O2 L* c" D3 i# l     
* F, G, i4 z! n& k       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
; m* \# o5 b8 K       　　 90.0
% A" X' T3 m/ ]/ x! S* e       　　 87.7
   
1 D- t/ v+ c) N) k     
' \# Y5 H& U1 _8 ~9 ?4 J       　　 总去除率(%)
3 F+ t+ }3 U: P        
       　　 84.0
8 ~; u/ M% F% Z6 k       　　 99.6
( t/ N# B4 _+ Z0 X9 [& g9 U       　　 97.6
3 }0 U. G) K; z/ \   
2 |7 }0 I7 G* L# c( C  
1 s9 u2 [. P! X( _; N$ ^3 C  
# n7 u7 B. H5 Y0 X& ^9 b" s8 m  


: ?. B- I4 H6 x' M% e2 e2 Y
4 U+ J! W4 K2 o& R( K　　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。
: U& H% G1 ]+ N& U. t! C- Y

# U) ]9 r+ A; Z: H- u
  
; h0 p, x; `3 }$ T

　　 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。



# r& m. T& q; b+ Q" E: Z  o& C
, f+ r4 S8 t; i  @; k% K4 Y& a! [- I. W

* m9 A$ S2 O; v' E% s4 Q0 ^　　 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。
( {' _* H) Y7 L6 `+ J% H


　　⑤铁炭填料费为0.22
8 a0 W( S2 u. e; a: c8 @/ I" D, _    元/t；
5 P) W( k" K# x) L( T

: b2 i( m% q# T; l/ u

6 L1 l) ?+ S1 ?1 ^1 I. ~
% a  \& a, P+ Y7 `
5 B' _! y& o* r0 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
  h。
, d9 j; p1 K) B# L
2 R7 f3 A0 v; z1 d7 v' O0 z

6 b  S% z; s/ m$ j; U


- p6 s+ s/ K- e0 w9 n2 l



7 t2 Y+ K& d) r; m8 U6 t, U$ S
7 Q$ X% S. l. \& b0 Z' N
  N, w6 b! L' n+ n6 |　　
; ^) m: p- b/ r2 C! a    2.3 混凝脱色系统
7 D( @, n5 M$ Q9 n  Q
( }1 u2 H, B! Y) t5 v+ M  ?5 Q


. i! U# M( M7 d) e  U' S$ I

, ~- I- u4 }6 u2 M

6 z3 n' L, v  }& n2 a2 ?/ U# C/ q
7 K5 J8 F% E8 h3 ^　　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) b! {8 ^9 J3 l# w4 |& p

9 n+ l- R. f5 t  L$ J' h% J4 a  
/ X5 {8 y, S+ i: X2 T0 M. a
+ K! s/ _; ]' {- Y4 d
  
- z* D9 z( i. n

　　 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。



( y$ G$ c  d. p! P& _; h+ c　　③电费为0.49 元/t；

, k3 D& k# U- n2 ]1 d, S: D1 p& J* a
1 C4 p+ P" J( ]. o
　　2.1 调节池
  A; q; |) ^% b

5 E3 |/ p- Y0 k' E; u# k; V
  
4 T0 m% `5 o9 O6 x1 O; _

/ j  d& Q. S& E' v0 `# ~% |. I# P　　
' C. b% u/ b) g& w    　　　　O2+4H++4e=H2O
2 K2 x+ l$ U" f6 G


5 m8 @& p5 O9 L0 o4 Y! v　　处理成本为3.51
2 p* z1 K, b/ E    元/t，其中：
7 b9 {$ ]# u" D+ P! I% j7 u! |5 l
2 t$ P& X' c* H" S' Y, E
/ C; \/ S! V8 t; q0 w& p( y. h2 s
! d7 P! P1 w. k6 _4 ?# L　　4 经济分析
' @* [4 l" T+ M% d- g7 ?& F

: H6 z( @* ~- n" K9 j5 C: X
　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V
3 I4 w6 ^2 Z3 e9 K: u: j


8 z' T4 z7 F' J* [2 ~# O3 p　　2 方案的确定

- {2 J0 M& F4 @) \

　　②人工费为0.27
, R$ p* z, l9 Y% i- H2 {    元/t；



& A) d! f2 j0 M; A0 o8 Q　　1 原水水质


/ c  h# I% v. ^
1 N6 t1 |/ X9 F　　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。