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。

( ~1 X6 W5 H0 o% M

( A1 K$ H( c' [8 M
0 a* r! q2 ?, n3 G! N# V( [" F2 \: \

   

4 T; c8 k/ d$ H& h9 }4 N  r& f1 [
　　 ②问题的探讨



7 l4 x1 ]- }$ f
; L* k3 z# k% B5 g, v4 O  w6 i, F
9 X3 _, W' x, u2 Z5 Q( v
　　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。
$ r8 o: v, u2 D
: [; Z- F4 F0 {) ]4 L1 D9 g8 r



0 {$ w' B. A9 a. F1 r
　　2.2 铁床
+ C3 R4 `5 Y' S6 m) u; X3 @
. U4 P. v2 ~2 h& p

0 S7 u' U& N1 x& `0 p$ i
0 C% H  Y- x) i5 ]0 P" J# W- M

  
& d. g2 x0 f: p2 H

# k" I8 R7 o" l" K- |


   


　　①折旧费为0.86
9 Y# e$ R* k# ^& a! b  O+ C    元/t；

, j, ]3 _" E) C  k4 _7 B

2 a: T6 U+ K$ A2 V  
+ M0 @& \  }8 w( R# b' V, k
1 U, V; @- i5 @: r
- |* `' p5 ]& \$ E7 C  ]6 K9 p! B   


  

& ^5 t) h0 u2 _, N
7 P3 a: s& s6 A5 K& E  
$ b7 \& f1 Y3 O: b/ F

　　出 自：《中国给水排水》2001年 第11期
/ I5 y: `9 M2 n, f# O  w7 f- ^
" S, X" l" ]* i4 i* e; e+ t  R% X4 m2 }
1 t7 J5 V3 o, {( Q* p/ e5 k
  
4 l  z  t, j! I* e

  


' N% J/ Z- R' G) u  


　　
/ `  ?8 l( F# a, T6 E    　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)



: L" K+ p$ z; L3 h8 X  |　　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。



　　④药剂费为1.02
& d+ ~, N/ f7 Q+ N* ^+ c    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。
' O9 j  h' s+ Y- L- ~
5 M; [+ a; K& H/ _& [

8 U4 \1 Q2 j- Y" g$ U, M　　 当有氧存在时阴极反应如下：

3 \/ B; F; {$ H  U

8 a  n" h  u5 r$ m" z* f2 u　　 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。

* u; y  m6 A% |# c) y8 W

' z5 C+ U& I; W9 I$ L) I　　
    　　　　E0(O2/OH-)=0.40
    V


# `( S$ E0 V" \' t: p/ C
* x$ w* Z" @3 j! ~　　 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：

* j$ t2 a* J) D6 j
1 A2 g5 m% y' E0 A8 k% ]+ e+ x
　　 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。
; H8 w, m4 P6 H) [


  
; N- c) M  R" S6 t) ?3 N% ?
. E! g0 Q4 Y8 P$ E




　　
    2.5 砂滤罐



  

/ x* a" s: q4 E



( l" P% O" \9 x' M+ [9 x. @7 z　　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。
9 i$ M- o* j* D& u2 l4 b


　　表1 处理出水检测结果
8 W# R: y/ _" o8 E- `5 c* K: v

0 n5 Z# b" j0 p4 ~/ A6 Q( v
　　
# A  A* N' r) N& F; f0 S* L% l+ ]( N    2.6 活性炭罐


7 {/ B/ A+ t: a9 C, X1 a) G- ~% B* F$ j
% [3 H% i' q: u* L　　3 处理效果分析


& E: I) o6 b! @0 v' z; q7 e4 A# l
$ P. T! |$ A7 [) C) H：

, S1 e4 Q5 b0 T- g! i

  　　1 原水水质
/ W' H) x' K1 W& b5 R: T  
5 v9 y' v! }# Y8 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。
　　 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
$ \7 F1 i3 r- W4 }" K0 s" S  
　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到......

* d5 U: Y/ D2 K                           

              
      

' {# Z% u/ F! `: G" T6 j: w" N' P
. b! p4 A- E2 _

  


　　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 Y# y! `


　　
    　　　　O2+2H2O+4e=5OH-

$ I) d7 i; p# H" f8 u" M  M; Y

  
3 o! f$ z: ], K# v0 k! W! z  o

　　
    　　　　2H++2e=H2↑(阴极反应)



  

: v( ]* x* R9 X; y' o4 F
# j8 ^6 T9 g" @: n8 h8 _  ^% ~  
7 B0 H( b4 p6 R' c; z6 P

　　⑥活性炭填料费为 0.65
7 u6 Y' H" m) S( d8 l7 |- e    元/t。
2 L; q  h; b' ^" r0 U
- A; S' J- y/ e3 Z

4 A6 H! Z- V8 F. p/ e! p5 W" o　　
    2.4 气浮系统
/ [" M. ^' e: b' D1 C
6 L4 v' P- Q' K$ g" ^

　　
% c- ?0 }+ J' o+ ]+ L    　　　　E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V


" \. v+ u9 B: ~" o
( F5 q; G1 y5 O) b- W  R  

# N" p4 ?: H0 l; {+ h. {9 s
1 [8 n* S$ N; K, X
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7 D. {1 {% j8 u2 \" N0 l

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1 m# t0 p; p& E
& G8 U  l& W) ]


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0 G( T/ @; x% |! h7 l
1 o6 I) R3 m( s7 @$ y
. J7 W9 ?9 y4 [! ~8 J9 p
% h( G  z. I1 ?2 U: o
) A4 ?0 x3 H* h# f6 L( k9 ^　　 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
6 s0 G$ L0 [, D" }9 W+ r+ U  G: |  h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。

. V1 i2 A4 j: A- v1 ~4 y$ q0 e& y6 e
6 I4 j. i* y& d: Y# C
/ {! X+ Y/ U) K" D
% K' Y6 w  |  ^. b0 h
% h' ~0 ^3 q* J5 R) d8 v* q
% m4 h9 a+ D# O& R5 R. k% c( n  
- l# Y# d' |( K% I) a


/ g8 E# ^( ~9 [% [- K, V3 _

  


' l* g6 Z0 m8 F( U" T
: T/ z0 c  u5 x( C: L　　 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
6 T5 i" P$ D4 W% L# w3 k  m，HRT为40 min。


, O8 f0 e# A9 h) \7 h# W4 i
   
   
  
     
8 u9 w5 m2 ^4 r# {* G3 b       　　 项目
       　　 pH值
5 l& X0 k/ s1 I2 B' p& [; T       　　 COD(mg/L)
       　　 色度(倍)
       　　 苯胺(mg/L)
   
9 y' n* N  V% L' ^8 Y7 Z0 t8 E     
+ M) u) h+ v$ _7 B/ Q       　　 染料
% j" r' Q. ^6 H" r       　　 中间体
1 I8 W4 s0 A$ g' y0 G" G       　　 染料
       　　 中间体
       　　 染料
       　　 中间体
8 A( O, M$ }% q       　　 染料
       　　 中间体
   
     
       　　 原水
       　　 7.89
1 v0 ~& ^/ m: q* i, p. }* A! p       　　 5.00
% w8 q6 m0 Z# ^! J8 S       　　 798
       　　 810
       　　 4050
! O! y* G- L% c! V       　　 3000
       　　 10.95
       　　 9.29
$ }# U2 u2 v. l% b   
     
       　　 铁床
       　　 出水
9 E8 C% Q, k- \! o* U! K8 W       　　 7.93
       　　 7.36
% b9 G( R0 T5 X       　　 786
5 l' n9 a9 y9 A: T- B0 P( p       　　 791
       　　 1900
       　　 1000
       　　 29.08
       　　 19.12
( Z! `4 o& D$ u   
- o- J2 P$ K( T' N. t$ |  V! r     
# q  Y& S7 e4 g) v6 J       　　 去除率(%)
        
' h6 ]0 q6 ^; K! H% G        
8 f5 b1 T$ d3 p. `, e( S       　　 1.5
       　　 2.3
, u4 P6 H" ^4 `3 C- k; i, C/ B       　　 53.1
       　　 66.7
        
        
   
     
0 P: D! c6 q8 ?0 V# q8 @       　　 气浮池
, u7 m  O! @6 E! G5 b6 R4 ]" K       　　 出水
. ]( r& x7 p% u: r       　　 7.56
       　　 340
7 x# Q& {6 G. t) L       　　 110
7 g3 r9 p8 ?$ f' D       　　 1.79
   
     
       　　 去除率(%)
+ T  ?; }& D; O, Z5 r: h$ A        
% v1 ^9 J0 e& }! Y/ o8 ~1 `% D       　　 56.7
       　　 89.0
% ?" v# b: C6 [9 s; a       　　 90.6
2 [' s0 A9 k9 l' c# n( O5 _   
     
# B+ e! J' t# `* e- a# ~& z       　　 活性炭罐
/ {) \+ f$ I! e3 q5 _       　　 出水
       　　 8.09
       　　 141
       　　 11
: W5 R, ^3 z& ^! l       　　 0.22
   
6 U- n! A2 g! k+ Z8 R( O     
       　　 去除率(%)
  ]4 u4 w: Z7 c% _' |- N' @7 i        
( k! y8 I7 Q7 _3 B       　　 58.5
2 s, a# ?! E5 k1 J       　　 90.0
3 q2 u9 X; v4 B1 ^# E: D       　　 87.7
   
     
       　　 总去除率(%)
        
9 t/ H/ ~* b( L* A       　　 84.0
       　　 99.6
' H- z: Z4 w( q; G& c       　　 97.6
, G6 S2 Z; Q1 {2 B! h) E   
0 @1 [) A( Q" E7 j& ]& O5 r% ]  
) z! Y2 v: R5 N  
. l# n% {/ }0 s( v. c  
5 V* B; ?: T, d0 h0 R% c- @

+ y" R/ L5 Z; n# z8 F
7 B+ H2 ?  M, d% m2 I　　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。
' F) u2 D+ w7 ?$ g, }; Q( ?
9 [! R1 n' b2 @" A  y6 v/ P- |$ S
( l3 u, T- ]3 p# T( x5 V+ B# i
  G; Y+ r; n# p. d" e  


9 T0 l) P) y2 `2 x: L) T; J　　 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。


* q, A/ q) ?+ Q6 v# ]
) }6 E7 p2 ^9 z! \
; Y+ X. ^( ~# ^9 G: ~
8 ~6 e$ x3 E2 q% T" {' Z' X
　　 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。
# k/ S( v" @$ d, q/ u
: S3 a1 ]/ T9 H2 j5 c

　　⑤铁炭填料费为0.22
    元/t；
" `2 f) M8 Q. ~  O1 w: |% q. G
9 E3 |  K" Z+ B3 i0 W
- t" ]- q/ q1 L
( ^9 A: Z) o" X9 _8 ~) C
: ~; K7 s+ a! \' r3 @+ Z

* |/ A2 q1 I1 E4 B. N% B% [8 ?5 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
2 v  K0 w& _% V) @* Z  h。



6 K& L! X9 j9 |* i2 ?8 B
3 h" [& A1 X, r% l% G/ Z# v
- O9 I7 L. B- _/ B5 M




% Z4 G- b( p! \8 M& l* W
$ m; N- T* u4 m; g7 L7 _) u
　　
    2.3 混凝脱色系统
! N& \9 h! Y# S/ t& ]


! P  f6 A/ K1 ?3 ~8 n

' x1 v% q8 g# |: K9 F
+ g0 X% I$ w  ?! u7 [


; g+ y/ H4 z7 ~" @) }) v　　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。
% S, K/ E3 z1 q( `6 ?$ M- ]


3 M0 Y& F6 l. K5 E' O  
$ a0 L8 e+ R! E2 |
6 y7 C  l$ b  s, r: G9 e/ G* ]
  
) I4 D" t% v" ~

4 g. `# T" q" l5 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
! g9 s7 `, N$ S' G0 C  min。


8 G% p1 s8 H% O8 d. Q0 f3 w& v& c
0 s9 ^: b) G2 s5 U  K, K　　③电费为0.49 元/t；
  V  p% F. S5 f8 k


　　2.1 调节池

& y# [, h3 Q# H4 ?, ]
$ S! Y- I! e! f0 F1 A+ W+ ~% Y
  

; l# K# T# S# G; F! \
　　
# e4 X8 l9 y5 U7 ]7 J8 B, D    　　　　O2+4H++4e=H2O
: g- n$ r& p% D' L/ m$ c


8 N; I' Q' E! f( p* v　　处理成本为3.51
' _* h9 G8 h3 p% @9 S4 Z+ D    元/t，其中：
8 ^% h7 y% E* f& R+ d6 l
. H& {. S7 r* W3 V. L+ f$ z; U+ T

: B5 \  Z7 b! Q3 D6 b& S　　4 经济分析

: ~# Z' r9 ?3 n9 E* |' d
6 v1 z$ \  j1 C9 G- P
: m2 G, {8 n, n/ o　　
    　　　　E0(H+/H2)=0 V

3 _+ l0 Y* k0 C
0 m+ W  w1 e! Y9 k9 v
　　2 方案的确定
! z% A+ m1 e. N( D! y

  L0 y3 ?, k  u' S: e
　　②人工费为0.27
4 a( x% H$ N4 q6 M    元/t；
! s# A; \4 O- ~6 \


1 t" }2 u) I: X. E$ t9 N- c* ?2 ?　　1 原水水质


. ]5 K( e! {( u$ |  I
/ I1 D# V! b- o7 X3 ], 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。