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。
* Z% Z/ I# i1 i
% r/ \+ ~$ N: R; n8 k6 _7 P4 ?- v" M
+ ?# y0 n8 D: j9 S* S3 Q: x



   

% u, m0 w: Z+ n. O* C& z
　　 ②问题的探讨



0 A4 i: y9 J1 n+ D

4 j. a; H0 f* ~* P7 S8 I
　　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。
9 U& U, a! D' f# _' v5 `
# P* J! q# R; Q3 ?* ~
8 X! L: n6 g8 r! y
; s, W  k) u$ q1 c, ^( f6 d) N/ Z
6 v8 W5 l) p1 }9 \0 `

& N7 g2 h4 k: [3 @0 T. `/ m　　2.2 铁床

% F$ a3 N) @! r7 |& G6 b5 W, O


. X: Q* [; v' d/ _! h1 S
8 @2 c) E8 g% m
9 j( n) i3 |& t& [# D! z  

8 M3 k# ]' W7 o2 }4 I# z/ ?. [


6 g' {: L8 V1 q9 C. L
9 s; Q1 {% D. g& u: N7 @6 _- U8 f   

2 I1 S' f! h, i+ I
8 Y' x/ P# t! c- L% x　　①折旧费为0.86
# v( T/ V9 ^7 ?- [, }. u    元/t；

2 ]& A* c; l) B

& ]" {2 |3 R4 g$ i5 K8 N  

' V- L; K$ L3 F! t! h
   
! u5 W, v1 _  Y! `8 r2 d' w
( j8 I6 a" i! ~
+ F- v6 V1 J; J: V3 y  X9 |. \  

2 C* N+ H3 r# Y, {4 U, c$ L4 y
8 \1 l! Q" J  ^3 M  

7 h" q- j8 R* b9 O0 j0 l0 r
　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

0 y  U: j  u0 w" i- T6 R4 m( A

  G8 m2 @% z% H; v* q  
  `/ ^7 G( s4 V1 p
0 O0 Q  i, H6 y# T; ]
  


3 F2 T! j2 O4 P7 c* l9 Y  


　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
5 R4 b% d# w4 ~0 n* s. h# h% O
8 v# P$ j  {) }/ f% Z
, x# m, N/ a3 c/ |7 c& J
　　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 h: i4 ^- w# r( Q
/ h) J6 L, y3 p( G" X5 S  x" S　　④药剂费为1.02
6 J. Y! C( W) \- p2 u4 ?    元/t；


$ S1 F7 I. B8 N; r' H3 H
　　 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。
' y/ Q4 S' y  f& E# b7 g
; ]% r) \. v3 d
; _5 W7 \7 E8 i& O
5 r( {; E$ o$ E+ u3 f" z　　 当有氧存在时阴极反应如下：

7 T2 T: F  W& P. o+ [

　　 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。
3 d2 M& k# ~( `0 `' W% M


　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V
* x0 y3 h0 L9 w3 r; I1 Y; ?


+ z0 g+ Z! }2 a　　 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：
. z0 J. [3 O; ]0 \2 K; O% _
+ A' L( H( C: ~/ G8 [( i

( `; s" e1 e0 h" 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
4 N: `4 q5 Q& U- `$ B  d，HRT为30 min。

' [% ~5 O9 R- Y$ f
% f3 {1 m8 i" F
  
! u- _% l2 Y" \1 E  L: n& Q





　　
% B6 }; ^7 ?, w5 `) q9 \    2.5 砂滤罐

. F8 g1 F/ ~! w3 y3 d3 f( b

  
! g& u4 Z8 P2 \
' c6 R% I2 m, |" I) k



　　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。
+ B' g; E- K5 i' `( B8 S- G; I8 f, N
: O$ R. G' _4 y! ^- h

/ A( p. T1 R5 U　　表1 处理出水检测结果

! d  H2 a0 V, j
2 ^* o4 S4 b8 p0 h4 U7 z6 r
8 c$ I; a" m' g* a5 {　　
; s: O" m% n. o* q5 E! D$ k7 Z    2.6 活性炭罐
$ B6 d; H6 g# N3 F

- g, e5 ?# D7 v! L4 D
+ f; p9 H4 f  Y- r0 @: |3 k1 x　　3 处理效果分析



：


" i2 {( Q8 q; c+ V
  　　1 原水水质
  
7 \3 @0 u; T- e+ A$ J0 P' c. _, R$ 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。
# Q6 ^- d, q. ]" z5 }0 j* c　　 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。
0 @+ s4 `5 b, w! Z4 A# u8 W  　　2 方案的确定
  
, {% M, u+ _7 ^　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

1 R% x7 z9 s- v: D6 K" ]. U8 J* D                           
! l+ N" A' T0 d% D, K
              
      
% Q% ]. \7 G6 U
* L3 g+ b# R7 U# S& t


4 Z$ v: H! G4 |0 S  
& g9 i- h" N' K: H7 t
/ ]  \& X1 l0 m7 {' l0 ~
9 _1 O- k4 O. [1 D4 e　　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。
8 I% _" m' k0 D3 P# G1 ]0 ^

% L- ?8 }8 t5 n$ m  g1 P


+ X1 W, A6 l/ }# g* `0 }3 w6 J
1 h% T' ~  p% {9 X  u　　
: h" n1 y& M$ x) [- H! o0 k2 L4 }    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

; W! t8 U- n3 P

7 v4 t& {$ c' q  
' K9 u8 N" ?6 q( A7 D9 ?
2 J+ b1 d  _$ V5 `' R
　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)

9 p/ }% f  t4 G( X

  

( b+ g9 k* j% v+ R9 I3 }
) l9 L6 c0 {+ U6 y3 x2 e! P  
$ C& R* B' n. |& e: {
9 x. @. X- ]* f- S1 w' i
　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。
  u2 [/ v7 z, O: D' d; _

/ r# d1 f, n, @/ U
　　
    2.4 气浮系统
, y" }7 M4 i. N  k( l# _


　　
3 C. p$ \" l8 m3 O2 L    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

" x# T4 T/ e1 m; b6 k  X7 Z! g' L
: W# j8 a4 M6 T2 \+ H0 A
  



　　
! b$ |; `9 B5 I  i9 r" a# e
" A8 s- a2 N; f






$ n) z& m% F+ A6 }# x
+ q. M/ P3 u4 t7 L8 R
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% n. |9 U* Q  G* r+ x) `6 a4 v
& G; K6 G4 y9 q* P. W
) m$ f( ]4 P2 i5 o8 e　　 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。


# l0 g3 ^, U; H" ^$ V* X/ b


/ R; q5 b4 I" P7 Y: \) H) ~5 X; r
! j, e4 s4 o; g, H  k- j! z5 z+ s& t  
# D) {% }+ G6 X; i. C

3 `/ {0 f* M2 C) I$ Z0 r: ^' \" Z


" O" W" F) E' l! L- e$ W; X  
$ U9 V) k- X9 k, t
0 T  s1 H3 ~7 S* G6 u  N$ z

　　 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。
$ z0 ]5 u/ Z2 C+ P


   
2 M6 f  m$ p5 H   
% l# C; M/ {& R8 M6 F4 a# j- t  
) P3 O8 Q4 j% ?! K% P     
       　　 项目
' G$ }( A0 a! W! X# S: Q       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
- l# X& x2 H; y" v% m( b       　　 苯胺(mg/L)
. T- y$ [% d' A# o   
: T' |. a3 V; `' `/ N     
       　　 染料
       　　 中间体
$ A: t* o7 P5 a5 T% L# T1 \       　　 染料
       　　 中间体
. R+ H$ A* H% c3 D/ Y" [! h) P       　　 染料
6 {- r4 i+ e8 j4 K1 g3 j       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
( n" _0 J. M$ C/ v! ~' b* i' C   
     
       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
1 ?) `, [9 `  Z+ Y8 b       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
; n" T8 m* W0 z( w       　　 9.29
; B3 |$ m- ]) |- f7 g8 Q- [   
3 d; ~( l# Y- _     
) F/ Y$ V- D' H7 O; s4 ?       　　 铁床
% e! j* W. O( v3 X       　　 出水
4 y8 Z# @! |6 B, V       　　 7.93
, R" |1 s! {0 `1 H2 R       　　 7.36
# I! E" \7 J; i  V       　　 786
       　　 791
       　　 1900
+ y! `* u3 [! p$ I6 z% o       　　 1000
, {. O! ?6 ]  f3 a" j       　　 29.08
0 u# E0 Y$ z, W8 O6 |       　　 19.12
   
8 }: d3 Y. `+ l9 W; }4 r% k. C" q     
9 @( J* I; W( r9 g       　　 去除率(%)
        
) \% X- m8 V. r, A* Y  k        
  O! j! C7 _0 W" Z5 }8 P& [. u0 e       　　 1.5
4 f, L6 J7 k# @       　　 2.3
+ Q. ]1 ?, a' l" J) z       　　 53.1
       　　 66.7
8 h7 t" \/ f$ X1 C* V3 Y        
        
& a% B8 s3 z. f! \1 |   
     
5 M/ n! C; X; l2 E4 U       　　 气浮池
# x. M. K1 D2 ^1 p  E       　　 出水
       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
, h# T" I  K6 ?# e  U       　　 1.79
7 j' A2 h8 k& K; g' p) x   
' l+ V0 A. X' u2 v  T' t& D     
7 c5 }7 m6 C/ \2 u: a8 M4 s/ V- _       　　 去除率(%)
        
; P7 C" P! x( d8 s3 W- l! e7 U- ?       　　 56.7
       　　 89.0
4 t/ Q# w! }& V& ?       　　 90.6
' w# K2 H2 n' U8 b8 M1 ]   
     
2 k; g& v- h% b. @- s! n       　　 活性炭罐
! M7 ?0 c4 j" ^8 _: k8 }- G6 t       　　 出水
, A$ R- _) T0 \, A. n3 N       　　 8.09
" T8 U9 c' f; ~6 C1 F       　　 141
4 p! E; t) i) a- _" s8 _       　　 11
       　　 0.22
8 ?  g  L+ \/ |/ Q4 A- k$ K; I   
     
# [2 b; G& u3 R1 ^3 E$ S7 B       　　 去除率(%)
        
       　　 58.5
       　　 90.0
+ J5 I# ]5 a3 i& z       　　 87.7
) Y" q4 u2 y  O5 u& z5 \8 I! [& P   
     
! |' e8 I* W6 u- o* c, B       　　 总去除率(%)
6 q4 i4 Z" l9 I4 p        
       　　 84.0
) Q: B( B/ y$ U  D# O$ D) A/ r) @       　　 99.6
+ m/ d7 f, g( ~$ s6 P/ [5 q       　　 97.6
   
( x# v9 O9 @. v! N& p  
  
. B6 I# F9 ^6 ^- H  


' f& j; O3 p) h/ r" j& m& Y; T3 g
　　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 b; b! O* q( r" D3 ?

　　 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。


; M* i$ K0 a+ Y- l: K


9 S" Q1 V, _* e
" k6 t) v' C4 W+ L1 ?6 Q: v　　 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 ~- m$ o! p6 l0 @- q
# y7 O9 \/ ]- ^* g3 b/ H8 E
　　⑤铁炭填料费为0.22
, Z$ E9 h4 o+ Z* \% {8 q! X7 z    元/t；

, ~7 M, _$ Y3 v! a, o8 B6 m6 |

7 h+ \) e9 z; r/ A6 D: u
0 Z6 [6 Q0 J. J/ S( U- ]/ q( t

　　 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
; z& Y3 ?0 b; E6 V; E7 X  h。




3 \- d  J) U7 j. \* B

: x$ f# T7 J4 C$ z* B: a3 o( q



( Y' A; S3 }% u" ~* |6 S5 F& M
- V8 d- W2 }& [* E8 Y% G* \. V
7 Z' ]8 k( }: M+ E5 v* f　　
9 i4 m! D0 m3 k$ S    2.3 混凝脱色系统


" }* Z  l" Y# E* u4 }
( o1 X. M. ?8 ~; j0 G

2 c8 N# p8 H: C7 \
' w" ~1 O" `3 N) @. G( e

  E3 b7 j/ }* K: e
　　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。
# N2 |/ y. e9 ]. ]/ u2 H
$ k4 t  g/ c# _3 t: J: x! q
. ]- ~- E6 U+ @, m! L/ ]) ~) b
  

2 x7 x& K5 ~4 k; X  k3 A2 ~8 Z
  


- O1 ?: o# N4 B5 W9 @& {; L　　 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
+ P8 m9 d" W. N$ V4 W7 V& v  min。

7 M+ H% g3 ]) h* e, i( D1 Q" K$ I4 p/ q
) ~$ J8 o+ }( E: [2 q4 A
. z7 D, u2 V. g2 e( x. l5 }　　③电费为0.49 元/t；
( i( X# N2 O+ R, y* Y4 Q
( x- P: J# p3 E- ~7 o: b9 G

8 r  A" M1 w3 R6 F) N' y　　2.1 调节池

+ v0 F* b$ k! m+ g- V
  i7 b) R0 g+ x4 r8 U; [
  
- y3 N" I+ r: v
5 B$ P: b' G( I" B! R
; Q& q- r1 G4 R7 `　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O
8 Z6 t$ ~3 ^7 J" ]( @

7 u5 M& J* [; M* _) x" }
% t- Z7 I9 G7 ]: t7 y　　处理成本为3.51
. s  j3 s3 R1 Y: r4 Y$ M7 L    元/t，其中：
4 C1 f0 I- B- _$ Y


　　4 经济分析
7 D/ }/ }  O8 e; V

0 M3 J+ q" B% l! f7 O" B
8 b% L9 u" i  j4 j! L　　
# @" b9 u* \( f* p    　　　　E0(H+/H2)=0 V

  e3 `$ Y3 K& z
+ x. l0 W7 @# C
　　2 方案的确定
% p  t9 z  \2 [

6 X( n% K0 k& U, [
　　②人工费为0.27
  o8 B8 v8 }3 A# J. N    元/t；
$ |+ c! a( X+ {4 ~+ w/ B) q' C1 t

9 Q$ v3 [8 u' e3 O3 V7 i# R) K; {3 T/ M" j
　　1 原水水质

9 m- v) @5 A- n: t
; {7 D/ O( }, D' j' C) K  b
) F& e% h5 Q. _$ m# m0 q$ s( t0 ~　　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。