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。




# I# l' u2 r3 t

   


　　 ②问题的探讨



* z% @0 `3 C! N5 a  g* p3 u1 g/ x


　　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。
: G9 r' v6 e$ K$ o
/ E7 A# ]3 Y- V

- M/ ^( g6 P9 h% Z6 j
& W& X* j) a8 E# \

　　2.2 铁床

* M( z2 K2 ?" \# g- t; ?2 ]; n
  o$ L$ P- F/ s* R) J7 r* K

5 E) [, m0 d* Z+ J* r1 }5 L

  

& r) d4 y  r+ t8 ^* P* x
* `2 E/ n: c2 m$ Q
3 }: P3 L# ]1 D$ `6 ?: U) P

( n1 c: ]8 w; B5 M   
& V% r: G7 D9 o' K8 F  W" g% m

# a1 Y- E) X( [　　①折旧费为0.86
    元/t；

+ h& S/ H. O/ I) s- _' [' d2 J, O. O

2 F! R7 l# [3 L* I9 v  

) [! B: `3 E* W6 w+ O- [
   
' j, @4 t# u) A" E; h. H

5 |" k4 k8 K' Q/ i) y( J  

2 ]' a3 }, C% n; i( W, x9 a( k
  

0 l, i4 ~/ T2 }; p& C1 g% G% A
* O9 \6 M9 R' [% `( g5 n7 h　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期


1 `* |( P$ ?& Y% R  v0 g2 f
  
  W! E5 o" Y% w& ]+ n. H- s* E8 r
/ U; R$ L# H- X- H: S; D7 Q
  
) g2 \- g5 S6 y* {) q

  


7 f  f# _1 N9 S& w7 h: d% z　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

' o3 ~: y! H0 k( v( X, Y

+ E1 K1 E3 i) g; s2 `( H; n7 R  |　　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。
% F6 k# `$ L8 R+ ^  L5 `% ?. i! a

$ k4 t8 \- v8 L# T0 ^
! u: k1 e  b3 o5 Z0 ^9 [+ z- {　　④药剂费为1.02
    元/t；



9 M  \) L' a# l. a　　 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。
$ C8 j9 G) y8 K/ [  l


　　 当有氧存在时阴极反应如下：


) U) y7 c' X: @( c# ]
　　 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 y" W# w  b! `8 p5 h4 `
+ G! ^( M( A0 v+ }7 N
( f) d+ L" I; J9 e( B　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
$ p1 k. F6 n4 a* I6 R    V

8 W) n" s  z) d; _9 m+ Y/ n. |

　　 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：
  Z+ v8 s) S: z" Q. H5 N


$ {1 A' T! f9 q: I8 v, b# r　　 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
: l4 e! L; _" x: p  d，HRT为30 min。

- T+ x4 `, W$ W6 K# Z- v# a
; S$ x8 o( X6 r- E# F
  




+ e# N( l8 _: q9 n; I
! w0 F0 u& W% c% e) p1 n- z2 k& r
　　
    2.5 砂滤罐


  N/ J5 n3 p' ~
  
& o6 A8 j, e" P4 ^- \. j


) F+ {1 h+ Y) T# }& G; w+ Z

% s! q. u( a$ _: p" o　　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。
* z; e" N; \' I& z* o8 u

8 {: K0 i0 T. g$ r, {; d
9 V' L. _5 V7 D  n, C5 ]7 F9 e　　表1 处理出水检测结果



　　
    2.6 活性炭罐
% l7 E& }# }4 Q% s4 j; [' _

, [& s$ ]9 P& I7 G
, J! b3 g0 f1 |2 O　　3 处理效果分析


+ t' \, I  G# C+ o% F0 g) R) e
3 |& f& V' |9 l8 U1 X9 N  t9 P：
4 ^/ |* \4 p5 R, ]  h6 c
8 m$ A4 @& ^, J) q; Y" q2 y

  　　1 原水水质
  
　　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
  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

                           

              
, _( Q1 g7 X1 v" |; b      
4 g! \% B0 U- s5 o' `: v! H3 \
; n( e- ^# {/ Z" N" }
& O0 g1 r% D+ f- z) @# p8 L
1 N& P/ d1 c; z. X
, m1 N, t" X8 Z9 y  

- e% O4 b% D) `1 T* r
& |2 w8 X. ~/ |( g　　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。

, e" \1 q- ~1 u


% a& P  }! m, G$ c! x! K6 s8 R' t

( c( y6 j. k8 C4 z8 u　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

0 `; }& `' h" ~1 d' Z+ e
( |+ ^" ]& V$ j7 w1 u, m; r- C" Y- S/ z
9 F+ G8 p9 K0 T6 P  
3 I1 A9 ~9 Z' Y6 D
+ T- k" S, \( _; W) H
% N5 A3 P! Y3 S9 M' x　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
  V2 ]" P; L8 U' y

. q# B4 u- z/ R0 d
  


& N- }' Y& q/ W: A3 K  


　　⑥活性炭填料费为 0.65
    元/t。

; ?$ W% n! p) J1 ~

. ?0 o( C6 l; J6 v8 x& }; k5 e  ~& P　　
# N" o2 M, s1 i2 L) t# F    2.4 气浮系统
; S+ J' F$ X, C  N
1 U' A" r  F. A% e
0 l0 G" K& W' G: \
0 x; Y5 N1 N+ V) G! h. Z+ y　　
  q/ j- Z. B% Y0 A0 U: O& Q0 M& J    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
( a; T: r' [( p8 x
. q  l  C' F) T' `2 B

  

" J; [9 Q) Z& Y6 L* W7 J% ?

　　
% Q9 R9 A% A2 ~) p. o- Z


/ F" q' d% U6 z% [$ c
1 M8 e5 c+ r4 U  y& P7 }
& i/ f4 G" {" {$ g, ~; U  s4 _
5 @! u7 e$ O. {- o8 I* J



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7 I" a6 e. U, [, [, ?2 c& V
/ [, Q- @$ {( g. q! W6 }7 z
% P2 W5 O) J0 L
' v3 u" [/ e) Z; \( |) @　　 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。
! F! l# i+ S9 p$ P1 u5 G( }& r; ~


. a& ~8 o3 O0 ]) ?1 N" ^
5 f* [- R6 ~& M) l' r) _& N/ V
% i; w+ m7 [, K+ M# y
5 ]  ~. t( t" U' _* d  
$ b) ?/ I7 W' ?' ~! P( `
: Z; G, D7 N% U/ G' C
) T. I2 a: q7 t+ C' x/ k1 e
+ w3 \/ {6 c4 x2 m9 Q

  

( ^( F5 I3 V- x  W7 |0 l
+ \( E0 E$ Y7 y0 P! m
8 C. d3 }* o- Y8 e　　 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。
& w) G$ b3 a$ `) o; b' L


   
   
  
: ]$ p8 B2 h. D# Q     
! `( N* r$ @; I7 t       　　 项目
       　　 pH值
2 U7 h" W8 N/ k7 W$ O' N       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
' z4 f: P9 \! r% T) `% a- N       　　 苯胺(mg/L)
. ^1 s2 i) x9 O- j8 @   
4 x) u  G" a9 z$ T. b  R     
       　　 染料
8 z& ~/ J$ R% T  l) R# y8 F       　　 中间体
4 j  W7 p& B" d* f* M4 n  K       　　 染料
' N7 U. E+ C9 i8 W: H* B, Z4 B. H       　　 中间体
7 N3 Q/ S2 D( {       　　 染料
% c1 z! `% w# I; j       　　 中间体
7 k- ~% K- a8 @       　　 染料
6 }5 s/ H, M/ W; i' {       　　 中间体
/ t! s1 m- O5 \) H   
1 ~: }7 V7 v$ M5 T2 W     
- ]5 G% i  R3 }" t2 h6 s       　　 原水
       　　 7.89
       　　 5.00
       　　 798
       　　 810
4 [( g  ~' a& ~       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
1 W& q, I& U2 Y3 S+ _. Q: Q       　　 9.29
3 Z7 e9 R2 f" W+ J1 v2 G   
) Y( s( Y" p9 e" C     
       　　 铁床
7 g$ L! \; t5 g1 D# g' v       　　 出水
1 u$ {3 O% R1 ^9 a/ _: _9 Y9 ?       　　 7.93
       　　 7.36
$ K1 W: o* I+ e$ G4 d       　　 786
1 @6 g- @7 M" S6 f# _$ v( @' t! b       　　 791
- }6 [% ^8 K% v0 w       　　 1900
$ E# z% S; a) P3 S/ m, J  B       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
  r% X8 k. H" |; J' u$ k) A   
. V# H/ P$ j5 t* V' P     
       　　 去除率(%)
        
4 W$ v, S8 ~% V3 A/ L        
/ k$ f" L9 [6 T0 `6 j+ v, B! A3 U       　　 1.5
       　　 2.3
       　　 53.1
       　　 66.7
        
        
& |6 S' |1 E3 W   
; u8 [4 U) W# `1 a& r     
* ]8 q( i) o! \, z       　　 气浮池
       　　 出水
0 V- e( c, [4 Q) k# E+ V$ E       　　 7.56
       　　 340
       　　 110
8 A2 ]5 r# m' h       　　 1.79
( P) c7 g% D1 C( U1 Y) @   
     
" V# I/ _  r/ @( R# n       　　 去除率(%)
! P( F9 ^5 J# S& i% o: d' H- _+ s        
       　　 56.7
7 L% \4 g# J; A/ S7 a( \' E       　　 89.0
       　　 90.6
$ z) v! M' w* y) |2 Z2 k4 Q   
     
       　　 活性炭罐
7 H$ m  W1 g# S; k       　　 出水
       　　 8.09
& v/ p: _4 u, s% H6 Z, h       　　 141
) z5 F  U- o$ t6 n# L1 Z4 g       　　 11
0 _4 x2 x+ L1 M  t+ P       　　 0.22
   
     
       　　 去除率(%)
* ~& x' l# N# V4 M! u        
       　　 58.5
       　　 90.0
" i6 h' E" X- b; X       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
        
9 B7 Z3 Q0 @4 j& u0 Q' Y' {1 D( g       　　 84.0
       　　 99.6
       　　 97.6
! U) ]: x6 ?7 Y   
( k. T. p- u* U/ W: s- W& T  
$ F  L) L* _, f1 p" a) [  
& v# b: h: a1 u4 k) g/ @6 h  

8 Z# I# x% }; |& j+ x5 ]0 N
! j! M$ @  D( f. h7 t, g  d
8 w5 `. t/ J$ X* @8 \- Z0 O　　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。
9 f# K$ i+ q) |
1 ?0 K. u+ ~6 j" ]& b" ~, i5 b
6 C. _+ H* ?& r; L# e8 d/ W/ Y" ?9 f
  
. K" a$ g6 |( I3 j7 i
) M: I% |& q/ f$ t. W
　　 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。
3 O9 v2 G8 h4 d0 i0 Z" L  ]
  D+ n  r8 v. J6 N& U5 Q% A! `
' n8 r9 X/ _( n4 P
; T8 G  ]2 q/ H/ }

' ^) C6 R( k$ k, p7 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。
' l! }' a+ h7 m$ S9 N
6 e5 E/ v, g" f( ]* A, u: b  a) }$ G
8 }8 y9 q0 P) e
7 S: |) H. R1 g: T8 {4 b　　⑤铁炭填料费为0.22
! ~% N6 U; v2 i( z6 D+ z    元/t；





, N" t6 d5 ?. \" l3 T1 H& z
　　 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。
9 l/ W9 ~6 Z4 j8 G

3 i; l% m0 [, F


: O9 E( Y; X/ C6 J7 O5 q% f2 a
8 P, x! f" U7 [$ s( `7 m- p0 z3 T
. A; g8 Q% |: t& h

3 ?. l( j. z: G$ X+ @/ i6 U4 m
% B# {' M" ?2 S3 [
2 r/ C1 _1 L1 \# N8 G# k3 _
　　
( S" S% \- H+ M: T" L    2.3 混凝脱色系统
/ D: f  k, W! w8 s# Z, C: y/ E
0 H0 b* M- j1 m1 ]2 e1 Z
! q7 H7 y: l# \

8 }  q: C" P, I1 n6 L  K5 L5 j

6 v) P$ _& P* E; d/ ]

" j. s- I+ _: m. ?: k4 o! G& V
& N$ K. j) k/ j5 ?, {　　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。
4 h1 b1 ?1 g( w1 }; f
# ~; F: m/ c& [, m7 C- j0 f

  
9 d) n; }0 t3 P& t+ A! ~1 p6 f

4 e: i/ }/ G- j  a* f+ }. _/ f  

& p5 X5 w& D( K  w- O  ?* K
+ M1 X! Z. [# S0 A5 J　　 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
2 V# P3 x6 t5 Q+ H# Y! U8 R9 A  min。



　　③电费为0.49 元/t；
1 }+ m, r$ N1 S# p; g# M) x# }

, }4 ?/ |, O$ U+ C1 e- d$ V+ z& M
　　2.1 调节池

( g1 W  q6 K6 w4 r
1 P& E$ W/ ]! E. L$ c' B# C3 e
# y8 G+ O3 P4 z6 T, s  
$ \& m. `# V, o) ]7 D$ v

　　
. t+ N2 v) C, H    　　　　O2+4H++4e=H2O
6 L& f% T+ e* U$ b. O5 x) @: q


- B+ q$ ?) f: w& s" x. P8 Q　　处理成本为3.51
    元/t，其中：

" g# i9 g7 z7 k! P( s: q
& h" w, a. U! B. R1 [, I
$ E/ D* Y/ g, E- Q; E4 E3 L( L- p　　4 经济分析
. _: C4 F* E: f: c9 C9 `
8 r3 F* v2 S( h* Z2 ^
, j# d. K/ n. N4 Y& r
1 Y4 a  S; q& O$ |　　
+ F+ f$ t) H# Q$ U. F  I    　　　　E0(H+/H2)=0 V



# h5 T( [9 Q) ]4 I7 y- m/ A2 K　　2 方案的确定
6 S; H* X" B  l0 [9 z. m' j: ]$ Y
0 Z% t. i5 H4 q5 J% }+ e0 f

  e) j! D6 |) k( l　　②人工费为0.27
    元/t；

% H9 u. }7 Z1 w, y: F; f! l: N
/ o+ J6 P1 g  T& b9 ]2 F0 q* c
# G* \2 g4 S' Q, {* z2 S　　1 原水水质

7 u) j* z8 q& l4 g. z
1 ~3 q" i6 k/ X' [$ F% x3 M
+ z* W5 g% b8 o* 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。