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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2 S5 n( T: l1 g2 v
; x; `( c! ]$ O9 K; O- H% |
9 _& P% C8 `& N3 ^, Y
   

) q5 U1 `$ h& T: `  a1 d
　　 ②问题的探讨

  i/ N& p; ^" ^

! e; U+ W% I* p2 }( ]0 }( L/ p


# J! Y8 Z) l& C% J; |# R2 N: J( {8 `　　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。





2 ?/ S$ e8 Q2 G: ~& g) F
　　2.2 铁床




: D# x7 ^0 Z% ]) r. r. p) b
/ H# z" D2 q# g- m8 x* l" E
  



. k. e$ Y$ z0 s! J& T) y

2 ?9 Z# w0 ~8 z' a6 m   
( W; |( Z* Y9 _' }. K
- m8 u5 I8 ~8 N. I$ N/ v' D+ K8 e
　　①折旧费为0.86
    元/t；
; Y5 B1 Y* z& }$ Y& |. {

" R6 o" V2 |5 M1 Z, O# v, s
. H! u  P8 {4 w; v/ l- F+ J  
9 q+ j5 J4 L7 x" X! y; q8 v) D: R4 p

- e1 N: J% R# g+ q! U   
: z( D  X* g5 K3 @* M3 f3 A; A

  
: a4 h: i* i+ y

  

- ?( D# T* V3 p. t. I( P1 t
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
8 h' C0 v4 g" ^5 i+ S


  
+ t- ~& i. K# R( Q
# k" t$ y2 o2 [! P
  
3 k5 O8 l' W+ t: V% S' U
; C3 L* s- c/ i: i, F$ [/ Z, {
  

' {7 }2 n3 y5 L
　　
  `$ K' Z# V; h* D5 F# l* A/ s3 j, T    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
) S; Y9 R  G. ^1 b

9 z0 Z1 L2 ?0 J9 u
　　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。

0 l* |: o8 ?9 f. Q( ^' @0 [

　　④药剂费为1.02
    元/t；

! H  u" M: P+ d* ^4 k

　　 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。

; @  j# q  E# X2 X5 `  f
: e/ v) L$ N  j$ x5 _% v
8 I0 t- a; F' l　　 当有氧存在时阴极反应如下：
. b. |4 R% [# ]& e! h) A: |, D6 ^) |
& |) q3 K+ B+ q- G
5 T  u- y2 @+ E, p
8 b, K* O2 q: J$ @1 S( c, t　　 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。


8 T/ ~. s% g0 J2 x; r" o
8 j0 u* L; l) E0 {* H5 o" L$ `　　
3 ~/ k$ M) L! z( n$ r1 L    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
) R- |$ k( s, @8 e  a    V

4 S" b2 ]6 }' k; j  d; o9 M

　　 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：
$ `! b* P; P4 K+ _4 J

8 P# u0 ^* j4 o
3 Z. S  y6 i+ n1 L- c1 x- I( t　　 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。
  ^( l) T% `- c% j! V) Q2 Q, b
2 q! G7 N0 V$ T- J. g8 w

  
* r; k& q! ^# R. C4 Z9 j
4 W3 c$ X7 d% v) [. E


2 }8 }( o7 A8 \3 ^( Z
3 [8 Y# o2 R) z4 [
* k) y0 C$ x1 |6 t7 W　　
& Z- n) L& _8 J    2.5 砂滤罐
- j/ M  U: }8 M0 ]) y. f


  
9 g" Y. }2 N, d


  C1 f, q9 \* h  u( F3 w- \5 j

　　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
0 F' ~. E: R- u8 E  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。

$ a0 \; n+ r* Q* G2 _" h

" v. s  v0 J, s% C. _: j　　表1 处理出水检测结果
5 @0 F/ V, t2 g

( d' A+ g2 {$ ]5 I4 z) n5 I- [/ o
　　
    2.6 活性炭罐
& {# ?/ v; _( ^6 P+ r& f
# s% H, H1 M2 [8 Y  K2 s: E2 k$ ]
6 Q9 S+ F7 u& N6 `) y6 O0 x
1 L9 i' B) V! i- z9 c  M' }　　3 处理效果分析
1 [# e2 ], Q- n( |% y5 Y
) B! R2 F7 c, f/ w8 j" K
1 N/ v2 u4 N+ Q( M
# F9 M1 l$ h% t0 E6 y* r：


( @( A: {% K* B2 N2 M+ d# G
  　　1 原水水质
  b. W9 |5 `$ m3 l7 |4 E% S  
  d/ F$ g9 h! g- U　　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。
  　　2 方案的确定
  
. B( B: l$ z2 i$ ]# a- _　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

6 m8 Z  K+ J0 S7 r' c! z$ P+ n! y                           

              
      




$ C4 o6 I6 W& N9 e9 q( a$ M1 e$ o  
* x1 T; K( b+ U2 D

, p( x+ e" G. ^( M　　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。


+ K; q2 e5 i8 r& x3 ~4 F+ o
- H( w% Z( \8 Y8 x6 C( I. L
8 ]. ~7 W* T" o. M

　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-
0 g& F/ c4 J2 T; o) |* o5 f

2 o/ ?6 H0 O3 X7 Y
  B7 i" F/ ~, h, H8 @  Z- o  


# G9 X  _& V9 G! y+ N　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)



1 K2 v5 I( N& h/ H4 a% X( J5 \  

8 C, T0 G7 q3 E
7 k5 N! u# P; l; h7 E  


$ M' k1 [9 Z8 i$ B/ R7 |, Q+ k　　⑥活性炭填料费为 0.65
' j0 _2 G0 L, A) w$ R9 p    元/t。



　　
    2.4 气浮系统
5 I  J5 p* U8 }/ {5 M# V1 K# r
6 N& c. p. H, g3 a# H6 ]

* W) I" E- l/ N　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V



& p- `7 L5 ?% Q& B8 V  

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* d8 x& Z+ M( c+ C4 {! ?( M3 O
5 K" @* p% D5 B0 I) I( {　　

$ ~" R; G. m. i0 C1 w
1 h0 M9 M( b. l& }( A
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# Y, s9 A/ q" B- `
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1 M1 G  s( z' _+ x6 o0 y! H. k; t


& _) f! y+ d3 D6 k  V
　　 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
2 ]" d# y; @) q! e& q- y  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。
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+ ]% i, Y5 `; v' R7 Z; y



, ]6 @" ?$ y- ~# w# {( b
  
/ x# l3 \1 p# m. f! r
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/ S2 ~/ s4 b. `9 k8 a" h
* u% w. [4 `" n% b) t7 x3 N
1 Y( `8 t% E& l) p$ B  q2 y8 A　　 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。
  x7 C. X1 C  L  O# U  A% H0 `


   
   
. s: A" ?( b2 c1 n) j. X  
, d4 h; E8 Z0 N# a% {     
- `' }! p6 H- P$ L9 o       　　 项目
. R, r6 ?( `$ C" D4 C2 L7 M       　　 pH值
7 w" {7 y, ]7 u       　　 COD(mg/L)
9 w* x0 P$ W* J# S' w       　　 色度(倍)
8 s" ~( d% @( }) v# Y+ @% z$ Q4 d' B       　　 苯胺(mg/L)
3 w/ Y9 W  G* p, n' Q   
     
       　　 染料
6 m. s9 q% \) e3 k       　　 中间体
) j; H" C9 V9 O) W- d       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
, k4 ?4 Z; I" l9 U! d, T4 N8 e       　　 中间体
0 Y$ E% G2 x2 M6 p$ z- p       　　 染料
       　　 中间体
   
     
) e/ r4 P% C' H$ a0 [, F8 D* I       　　 原水
, }9 ?* ]6 ?' L9 Q       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
       　　 4050
: }1 }1 z5 z: O$ X8 b5 n( V. h       　　 3000
3 X" s+ f" A  ^8 u; W       　　 10.95
       　　 9.29
8 `/ G& d1 \. X% z; f2 Y. B$ ^   
+ H( J0 K2 |! e3 z3 _     
       　　 铁床
       　　 出水
0 S9 J7 D, t; f; {6 N       　　 7.93
       　　 7.36
1 p1 H7 j( u# q3 N, c- v       　　 786
/ g8 a% `1 p  q4 O7 w       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
0 ^+ T* d: b' C- v8 H       　　 29.08
       　　 19.12
   
     
7 y/ b1 J4 R) E9 }" T+ V       　　 去除率(%)
# H3 c$ E9 W9 [" B* F+ F+ P        
        
       　　 1.5
5 I6 c# X6 x' m. _7 }; s: E9 S       　　 2.3
       　　 53.1
+ c- D% J2 F! s- ^. _+ U3 V5 [       　　 66.7
        
        
! G9 W+ x& u2 O1 \2 M# ^   
     
* M1 J5 P5 L3 O4 S1 I& O       　　 气浮池
       　　 出水
1 |* f; G8 o2 [0 c/ @' R/ U3 G       　　 7.56
8 u! N9 g) N( z  q, G' w& g8 w9 \       　　 340
       　　 110
: S( Y& O$ w8 q( U9 U       　　 1.79
% h% ~: f& [* X   
     
" x0 U3 R/ b6 e/ O  d       　　 去除率(%)
        
       　　 56.7
( v9 m# d. M! [, v0 U+ ]       　　 89.0
       　　 90.6
+ `7 C* v6 w* ^5 I8 R) L" a   
     
       　　 活性炭罐
0 s6 p" n( Y8 U9 u2 v       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
/ w$ q  ], @; _2 s/ R% i2 Y8 V       　　 0.22
   
- N" W* B( [6 h1 G# m; B     
       　　 去除率(%)
- e. Y0 a; W/ I, c) G        
% E0 Z: G5 }7 a3 B       　　 58.5
4 w7 \/ @8 g2 H9 a* g2 G       　　 90.0
       　　 87.7
   
* V8 r7 G# q1 _/ i8 Z     
4 R; b1 J; _+ v1 O4 J: U       　　 总去除率(%)
7 o9 l0 f7 v0 N$ X0 q1 T# z7 [/ o        
8 Y+ L9 x7 P4 R/ j       　　 84.0
       　　 99.6
: u. d- r6 {$ C       　　 97.6
3 S# k% f, F. L4 i# ]- T; b2 P& L   
1 G9 n% ?" Z" a1 q  
  
  A/ Z: p% {, @4 B: ~8 K  
+ A* a' u. a/ s8 l" ~, e
, z$ G2 r$ `) V8 S2 a  p/ H1 l8 s
) D5 d, y9 E2 R& k# \3 \8 `
　　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。

) ]  i& `! b+ J/ s
# B. f9 i' J# e9 l- f- @1 T
$ y" v7 s7 J  L# ?! H  

( {! ^( Q& ^4 \8 s
　　 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。



; N- K9 i7 h$ g8 e& u) T


4 A- L% ^) ^! f4 j; 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。
* l! O" |7 [0 X0 f0 e

; ^$ L; T3 a4 Q% o/ p
　　⑤铁炭填料费为0.22
8 ~8 o0 {- B6 o, m, P( }    元/t；


$ S9 |2 V% M# M, F# u1 R0 E7 ~
  Q4 @+ s7 j" }) b
1 O) d. Y- m: Q- N; N9 X6 ~! V) Q3 T
! F0 A0 G! D+ y+ v2 z: X# X/ D
9 \0 d# y' @) H: W! d) Y" W1 @　　 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
  G+ V3 N0 T% S( S; {' V  h。



+ w: R# M! {4 J" O# T9 l

" ^& s; w7 E( n5 x

# l- K% Y! K* t% a
7 ?3 C/ w: Y. K+ p
+ x8 ^! J* d3 E3 m- d

. e% J* x9 U0 j* @1 k
　　
. o+ n2 G; e( s    2.3 混凝脱色系统
; h& X6 D% a2 m5 p5 x
3 r' ^  @5 K" J. [/ I; H

7 ^) g2 A8 Y7 u' T
* v( F) c& N' F$ {9 M3 N9 a
7 {" C" y; E2 k! @4 P$ K
: P' u+ @8 I9 D( X& `4 j4 }; ~! ?! u5 [
  Q" s8 K2 H- j+ p
# A6 j. I+ Q. c9 r
5 A0 O$ O* o* {! N　　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。
: j% ^7 A7 }- T  S1 z5 a; {

5 ~9 S( G% y& u9 g& z
  
& R  h% C; I1 p+ K) W4 O% |# P

0 M; W' B0 K' q0 G5 C$ S$ p  
6 [  f) r4 g4 T( w3 s

" e8 N* C2 ^6 C# g9 i( ?  H7 {　　 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
4 `; u% h& ], ~* O* j* V+ k  J/ m  min。



1 T/ Z  Q7 k5 @5 {) T　　③电费为0.49 元/t；

1 L" U: _4 M( H) F# C0 o
5 j9 Y0 Z% k& E' K& B& e
　　2.1 调节池



  
6 _- C' J8 n" L# {  b- X4 ?( o
; h8 _+ s, c$ `- p+ @6 L$ c+ F, G+ F& W
, u% O4 g5 E) K$ Z+ P, N　　
) o5 F5 d6 `9 ?# [    　　　　O2+4H++4e=H2O



8 ]* b; V6 z/ C# u; v　　处理成本为3.51
    元/t，其中：
: Q; C. a7 L1 N& k4 x- _& v0 _" b
. o, b! V* v* q2 N* M
9 N3 t5 c9 V+ I, H5 `2 M
  B7 G) q0 C, |9 l　　4 经济分析
% a) N! q  \  W$ q. E# p/ }, r" u$ d! C

1 z+ @2 K7 K' h- y! Y: Y
　　
/ j0 |. }- B2 N0 V, r  B8 g6 y    　　　　E0(H+/H2)=0 V

" R8 L( e+ x0 W0 s& k% W  `
% u, z6 L1 g) N4 M& p6 A- d3 Y
) p1 p  V: ?5 b1 l9 j6 x+ e　　2 方案的确定
% x$ R( X7 ?% J, d4 I
1 Y3 [* P% y0 o0 j6 _) y* _6 k0 i  K3 Z
, t7 _1 g; y: e6 Q8 F$ ~
2 P* D. I, G0 R& g: t　　②人工费为0.27
    元/t；

. [0 g+ U# u4 M4 u+ S0 D7 s. T
" L( s% v% U) p+ ^: Q" k  }! P6 e
　　1 原水水质
( B- ~' d* N$ A; S: @; P1 _9 |( c
# C4 x8 G  o* `' L% f3 q8 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。