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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/ b, F! E: x5 [! ^2 `: _

% m, \9 k% Q% Z+ ]- ^
$ S1 X7 M6 y' p
   
) F2 d3 \4 [* E2 R% b
* M1 v6 b0 [/ `
　　 ②问题的探讨
0 _7 t# L- _; ]' I; h
  l6 {$ Y9 M% q1 w+ h
7 J  F& Z, j2 ?" X
' D" q, D! o' i% p$ v5 J/ f5 c- g+ l
$ J; B, p+ W+ F7 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。

, W5 s1 o" O+ m3 J# e" F
2 d  _2 x" Z( R6 m


; @! m& X$ I) T( k& N* Z
2 X' i) C1 o& R% l8 z* {　　2.2 铁床


. S  ?& Y! K; v7 M! l8 m3 }$ e. v( ?
' j; y' {# h. r/ T
  s1 g4 t: i7 l0 p6 h
, ]0 s4 P3 K" p) n; b
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/ e1 u, w6 d7 C0 P) s; `# X


. O1 K! B1 d6 A4 D5 ]2 @& O
% i  R' F0 r* w; A
   

6 u, W; J9 G0 Q; K% s+ B" ~
1 Q  W( z, z' R' }　　①折旧费为0.86
/ C6 e1 C7 F; L5 |. _. ?( h    元/t；
& W: e) `& Z- q- g. m& n


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* o+ d6 v7 L- J$ M+ \
' d5 M0 h1 A6 f0 o" ~3 |6 z4 |6 s
  


　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期

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7 s, u# W# p* R- a0 L- Q  
- `; G  n! n) ?$ u+ C

  
+ L& g# j7 e( a

4 O5 d. J  b# u% f$ T5 A  


　　
    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)

  k- k$ h1 {7 u% c* J7 F8 K* W

0 D: ~( F6 ~- l6 P4 A$ {　　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。

# ], l6 Y7 Z  A4 v! u5 j9 }9 V/ \! Z
3 N/ K9 v' i' w/ O, v
+ T" Z2 K$ x3 h　　④药剂费为1.02
    元/t；



　　 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。

* |2 |: j/ m3 h: R# ?8 r

1 }$ \# i0 {0 n4 g) a　　 当有氧存在时阴极反应如下：

& D% Z- ?, \3 L/ Q% u: f

4 {( F1 I' v1 w% k) m　　 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。
1 j7 _. m5 s, g# P7 X4 D


% T: n9 L, {# h) ^& Z6 z　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
* h1 D9 E/ Y( S9 Y% \    V

5 y. P# \/ t, d; K( u; T
1 j1 P2 U3 k; S
" }8 _: H% Z# o& ~- b　　 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：

- Y+ f  P2 s+ y: k: T, c

　　 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
# X1 v" _$ H+ q3 d1 u7 n/ M4 W! d, T  d，HRT为30 min。

3 f& _: x+ V; s7 ?+ Z3 c1 F

1 r1 t! V# y& s  

4 g: D6 ?5 ^, F
" i# w8 x$ T% T4 V! B/ Z6 v, |
. @- \. o7 z+ x' g0 _3 }


　　
    2.5 砂滤罐
5 J1 _' E+ L% f9 [1 c' n6 W& W. Y& h


  


5 G. `; ~) T9 k
# u8 o1 c2 `0 A; i& {  M
4 a2 ]' B9 o7 i8 H
4 q7 k! \: N5 s. K$ C　　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。



* _1 m/ @+ R) T　　表1 处理出水检测结果
! e, F4 M+ [" D! W) }
# v3 ~) e7 ~: |" s
; [8 q9 Q- O) r% ]7 O3 I
　　
    2.6 活性炭罐



　　3 处理效果分析

1 F4 d5 Y# A' }3 d0 K2 P

3 d# O# b# E! I：

8 q7 T& O! R" ~& _" \( L1 [4 w
3 ^6 y: h5 ]1 o; @$ _' S
  　　1 原水水质
* P% n: G5 L/ Z% E! r  
! L7 H: W" i! ~7 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。
　　 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 @5 o: v' T3 K7 |  　　2 方案的确定
/ |6 U8 l$ a& E1 l" T# h( ~  
, j/ d9 {# ^8 f/ Z　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......
; U/ E! x0 I& f, u9 e1 U, v
7 q( V% O! u7 \/ m. j                           

              
      
" ~2 e  p5 p+ q# f# Z1 }' z( E
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1 h5 V! o# n% t2 o) y. q
: F4 W/ d( ?  H  
( `* V) @9 h7 V$ f& g$ A0 A, h
1 V! N1 ^/ I0 k$ W/ k, N
: Q4 U+ ?, ~( y  p　　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。


. R0 z& |- y8 }3 W( `( m( k& r" q
+ D* a- c9 w# W4 A9 j* R" m) \
/ L+ w/ Z5 u: l$ H% J. v; a9 g4 n

　　
$ J- h# t! H9 n- C- H    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

% K& @5 T9 o1 S# g3 Z( r& P
5 C# M& |% [) q: e, c# c; l) [0 \& X
- n; A# ^1 W$ C  o( d6 A1 n: W  
  h5 i0 i4 f* g) s/ |- r
8 R  t8 g/ q/ T( \8 J+ \- t
/ t+ Z/ f6 e  j$ J+ C0 {, {　　
# ]: W6 ^+ L5 B; z5 g    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)
* e' [* Q! m9 v2 V; `3 G& Z
2 ~! Q9 S& V# f3 L

  
* d3 r; X+ K- Z7 y( \9 d7 [$ J. h

  

$ G9 x+ [# A& o8 n, q# c
; M. U) r+ i) }4 y" b　　⑥活性炭填料费为 0.65
2 w' q8 N3 u1 w( q/ V" ]9 Q  s+ d    元/t。
5 n" A0 g* f4 t0 O2 M


; Y  I9 H% Z3 H$ A; y　　
    2.4 气浮系统
% M# _4 S% V' ~- \; I* O1 G5 X3 T
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# O' T0 V8 W$ ?) j" e. r1 F
! x7 y% x5 p+ ^  C　　
    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V

& A9 e6 ~6 C( K
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) P0 R5 V+ q$ q" o; ^2 F  
$ v( T9 D" I/ o) a2 `
- u& _& t% V2 M
8 Y( a. O0 ], {- o' y6 B7 Q- C
4 O" T* U! ^: F  |) g* W7 P　　





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$ D) {& l. X6 G% v


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, q# E" Y" h) B3 t

　　 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/ B) T/ D' g% G* q& q6 T! t




! ~8 y' Z; m. X  

# K& m- H* B( J" V
! U; E" U: k' P6 {' W6 C

4 r  S6 o! m8 H, u
5 B; u" `* V' t; D3 Z# l4 x# e! ]1 t  

0 q# [/ {0 c! g+ H6 W. E4 V

　　 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
; [! f" A, l. J( E: H7 F+ Q9 V' q  m，HRT为40 min。


" l2 T% o: q8 M. F! ^  k  \
5 h( n6 _% ~( T$ W+ g/ b   
$ X& L. {9 n& A( M4 @* M   
  
& h; z* w/ O7 I: n7 `! Y1 w     
$ K" r- J) x9 I       　　 项目
       　　 pH值
       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
& [1 |  [, B7 F9 \) N7 [/ }0 ^4 \   
4 c% z$ N" Q9 P     
       　　 染料
2 [, b8 [2 `* n8 D8 f" m) F       　　 中间体
' p) Y8 j/ z; M7 F3 j8 O/ d4 z       　　 染料
/ u' y6 ]# c: r" T, m- b       　　 中间体
  j3 [) f2 z, R% M1 z+ |5 {       　　 染料
       　　 中间体
9 N, U4 T) q1 B5 Q  I) g       　　 染料
5 ?7 E2 i* _8 ]( D5 f       　　 中间体
   
, v( Q7 A6 j( {$ g* R6 x6 |% c     
       　　 原水
2 Y! }7 Z+ c8 k, m8 i       　　 7.89
2 Y7 I, F4 m3 ~+ u. Z       　　 5.00
       　　 798
8 v# Q; x+ }/ F" R: G       　　 810
       　　 4050
       　　 3000
       　　 10.95
1 _) d6 |3 R: p# l  @+ n' w       　　 9.29
   
     
# d+ S, \* T1 I+ K# }       　　 铁床
       　　 出水
9 ?- C* v( Z+ R. w       　　 7.93
       　　 7.36
' \$ P, ~# T/ B! y       　　 786
& O$ U% k) h) L6 ?  O! b3 }, E: q       　　 791
       　　 1900
. `, c1 Q2 T8 x4 f" v7 \       　　 1000
. z" M3 P/ M' P  a) _9 H) \7 ]  r       　　 29.08
2 |: Y/ j6 k1 p& |+ Y7 _  |       　　 19.12
9 @; j6 o" K9 @: i* c' n   
     
9 v7 b6 J+ L2 t0 i7 J9 |       　　 去除率(%)
7 o/ t7 n9 U, V1 `9 i! ]        
        
       　　 1.5
       　　 2.3
% r4 D0 a3 [$ M7 H( P9 _5 W: p       　　 53.1
0 k& Q& b9 D7 ~4 r$ Q' v       　　 66.7
        
        
* B" A3 w, X1 r, ?: T; p   
, ^# X! X; Q5 V. a" p     
, ^# t0 m* |2 S: m) ^& v  W: c       　　 气浮池
       　　 出水
# [+ P7 f7 @4 M" D       　　 7.56
7 v9 }( X5 F4 Z; S9 s' s/ P       　　 340
0 M. A4 ^: ?) p  W2 d       　　 110
       　　 1.79
   
2 ]3 w$ X, h5 R0 \* _     
       　　 去除率(%)
+ a- Z1 h' ^: Z        
       　　 56.7
       　　 89.0
! Y$ n( k1 [  E$ u       　　 90.6
   
     
       　　 活性炭罐
       　　 出水
       　　 8.09
& ]/ Q  |: q' f8 E& A( \- B       　　 141
) J' v3 k2 W4 ]+ \- f       　　 11
       　　 0.22
   
     
# e" E+ g% `- G) h       　　 去除率(%)
        
& I' P1 o8 n5 K2 j% G       　　 58.5
       　　 90.0
       　　 87.7
+ s6 h- N, e, F5 d: A   
     
       　　 总去除率(%)
. F0 i9 j, I6 D9 E; z1 l4 a        
& f: u8 @0 Q# f, Y/ x       　　 84.0
! ~) j/ b$ T5 m7 m       　　 99.6
       　　 97.6
# l9 V, i5 E; g   
- ?% w  v* ^; p. u4 O* `  
  
  
# s) i( P/ D: i; _7 x


9 [1 j3 v$ b9 _; H0 ]. f8 |) O; z　　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。


; l1 L+ g( c# J! C; u1 A
  


' V. y5 h/ m' l( U5 l7 ?: [9 G　　 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 L9 z/ I( \* D9 F% F

2 b' ~1 W  `, l8 \1 S& a　　 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。

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　　⑤铁炭填料费为0.22
4 J! T! F6 i3 _- Q6 u+ a& Y    元/t；
, ?5 w  u# [3 s& A, m% {; @





　　 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
. x1 A8 T9 C9 G; x) f6 ~  h。
& h* R" ~- m4 F' \* l
9 V1 N! x. \6 s  @# c8 z# A
% E- R+ b! T. g! p, X7 ~
. O8 [7 h" o- q( w2 L+ x1 S2 s

. P6 F* ^7 R3 ?2 D9 u


: f, _6 E$ _4 j, a3 V' E
" }  ]- R! c" s! k0 [% h! g
4 a- k8 e7 s& u
& }; s+ e/ ]4 U; I7 a2 p0 ~3 C& S9 P- k
　　
    2.3 混凝脱色系统

2 `; z  ^, h* e/ M- C; J
" |4 |1 N/ l0 H3 q
- F, j" e$ g. T+ p
$ E- Y9 M1 r. |3 A

+ ^6 T1 ]* f! [% \2 V3 x; Q5 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。



  
  J1 ^  ~9 Q! _

  q& ?2 z8 J: z) |- a4 [  
" |3 q7 p& Q6 ~# s$ `2 h3 U; e7 A! Z
! K1 o% Q) O) h+ [
7 o9 r2 I1 Z% N( u& |% X2 G　　 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
: J9 _2 ~5 S7 K' b3 [7 j6 x  min。

9 _: z7 G. t1 Z8 @3 s- s3 R

7 M, B0 U' c0 i9 x' Z　　③电费为0.49 元/t；


2 x6 q  t6 s& ?& q0 ]# ~- V7 A
　　2.1 调节池

1 W: p4 y- F, ]

$ n3 C3 m4 P9 p3 o1 G( o0 m  
$ z& Y. l) ]( A% U' D- S: b

2 Z8 [+ k0 T4 w6 o- P* {/ @$ L  U　　
    　　　　O2+4H++4e=H2O


+ P% H4 b% S* n7 h( v' M2 J
　　处理成本为3.51
7 z8 P% Y; t. ^; B5 L! B3 c- J    元/t，其中：

8 M" R4 F4 }( Y" t7 f

' G' ^4 |+ |$ H2 C. g　　4 经济分析

; a. z9 O5 w7 `3 p; R+ V3 o
/ n" b+ I( ]0 G: `+ B6 L3 z  N: F/ m
　　
! Z( p6 T5 v. @    　　　　E0(H+/H2)=0 V
/ M4 N: {. l- c; ^


* ?+ D) D2 M* V" ^/ N3 E　　2 方案的确定
# H/ m1 ~. N9 d3 o$ M; ?

0 P1 k6 E$ L8 Z% v5 N3 ]1 P4 L" r
8 x, m2 b; D$ _# I　　②人工费为0.27
% |* b4 V+ a' ~+ \' |" q3 J$ G    元/t；



2 x+ f7 E+ |4 G3 E　　1 原水水质

' Q1 s3 `6 [) t( x, i0 l. J. l- {$ @5 k
* x) Y' \' p2 T* s- D
　　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。