鐵床-氣浮-活性炭吸附法處理染料廢水

更新時間：2008-08-26 15:32 來源：作者: 閱讀：2044

1、原水水質

        某廠(生產染料及染料中間體)染料車間排出的綜合廢水(含30%左右的沖洗水)近100m3/d，中間體車間排出的綜合廢水(含30%～40%的沖洗水)約90m³/d。

        原水是含鹽量較大的高色度有機廢水，無機鹽濃度為15%～20%，主要是NaCl、Na₂SO₄。有機物主要是苯系、萘系化合物，所以水體可生化性差(BOD₅/COD一般為0.02～0.2)，并具有很強的毒性，因此染化廢水一直是治理難度最大的工業廢水之一。

2、方案的確定

        通過試驗，對幾種處理方案進行了研究，但都不能得到令人滿意的效果，如混凝脫色法用藥量大，運行費用高，亦難使出水達到排放標準;生化法需加入大量稀釋水以降低含鹽量，基建投資大，廠家難以承受;膜分離法由于膜易堵塞，反沖洗頻繁，并且需進口NF膜，因此運行費用太高(達30元/m³原水)。經過大量調研分析，擬采用微電解的方法破壞原水中有機物的分子結構，達到易于脫色和降低COD的目的。通過小試、中試，最后采用鐵床—氣浮—活性炭吸附的處理工藝，工藝流程見圖1。

        2.1　調節池

        采用調節池既充分調節了水量、水質，又省去了一沉池，從而節省了投資。廢水中的一部分染料及其中間體物質經沉淀后得以去除，COD有所降低。為解決排泥問題，保證調節池的有效容積，采用了行車式吸泥機，污泥進入集泥池與氣浮池的浮渣一起泵入壓濾機，濾餅焚燒處理。設計染料及其中間體廢水調節池各一座，有效容積為100m³，HRT為24H。

        2.2　鐵床鐵床主要是利用鐵、炭組合的填料與原水反應，破壞原水中有機物的分子結構及其性質。其原理是:鐵與炭的腐蝕電位不同，鐵作陽極、炭作陰極、原水作電解質而形成千千萬萬個原電池。電極反應如下：Fe-2e=Fe²⁺(陽極反應)

        從上述反應可知，原水在酸性、充氧的條件下以一定流速流經鐵炭填料時，染料的發色基團被氧化，硝基還原為氨基，偶氮鍵斷裂，這為下一步處理提供了可靠有效的條件。在設計時因考慮到充氧的重要性，所以在原水進入鐵床前設置溶氣罐，并采用空壓機供氣。鐵床(Ⅰ)的HRT為1H，鐵床(Ⅱ)的HRT為2H。

        2.3 混凝脫色系統

        鐵床出水呈酸性并含有大量Fe²⁺、Fe³⁺，當將其出水pH值調至7～8時，形成Fe(OH)₂、Fe(OH)₃膠體，但形成的礬花較小，需加入助凝劑PAM以利氣浮處理。在此過程中，可加入季銨型陽離子高效脫色劑進一步降低原水中的色度。該裝置為混合反應罐，其HRT為4min。

        2.4　氣浮系統

        加藥混凝后的原水含有大量的絮狀體，采用氣浮分離裝置將絮凝體浮于水面，利用刮渣機將其排入集渣池，從而完成固液分離。氣浮系統采用清水溶氣氣浮，溶氣水量為30%，氣浮池直徑為2.5m，HRT為40min。

        2.5　砂濾罐

        設置了兩座砂濾罐(一用一備)，主要目的是去除懸浮物，使水質達到進活性炭罐的基本要求。濾料為單層石英砂，反沖洗水排至調節池。

        2.6　活性炭罐

        為保證出水水質達到GB8978—1996二級標準，設置活性炭罐，這可以充分有效地吸附水中殘留的有機物，從而使COD、色度等指標達到要求。設置兩座活性炭罐(一用一備)，活性炭再生周期為36d，HRT為30min。

3、處理效果分析

        ①　德州市環保局于1999年11月17日-18日對該廠水樣進行了48H的16次取樣檢測，檢測結果見表1，表明該設施的處理出水達到了GB8978—1996二級標準。

        從鐵床的處理原理分析，其形成的原電池可將多環化合物分解成單環化合物，但苯環很難被破壞，加之原水設計氣量偏小，致使原水經鐵床處理后有一定的Fe²⁺形成，所以COD的去除率幾乎為0。從苯胺的檢測結果來看，原水經鐵床處理后苯胺含量反而成倍升高，這說明萘系化合物被分解為苯系化合物，使苯胺含量增加。

        原水經鐵床處理后，兩股廢水合為一股，經中和池及脫色、氣浮處理后，各污染物含量都明顯降低，處理效果較好。

        ②　問題的探討

        a.由于產生強酸性廢水的翠蘭GL和雙介酸沒有正常生產，導致鐵床的進水pH值較設計值高，這樣影響了鐵床的處理效果。

        b.在中試時發現，鐵床填料因表面被固著而使處理效果降低，產生鐵床的鈍化現象，因此采用6%～8%的稀硫酸進行浸洗活化。在實際工程中，每隔25～30d對鐵床填料進行一次活化，歷時2～3H。

4、經濟分析

        工程總投資為97萬元，其中土建投資為25萬元，設備管件及配電投資為60萬元，其余部分為12萬元。處理成本為3.51元/T，其中：①折舊費為0.86元/T；②人工費為0.27元/T；③電費為0.49元/T；④藥劑費為1.02元/T；⑤鐵炭填料費為0.22元/T；⑥活性炭填料費為0.65元/T。

        對于此類色度高、含鹽量大、可生化性差、毒性大的有機染料化工廢水，若采用大量稀釋水稀釋的生化方法處理，工程投資較大；若采用鐵床-氣浮-活性炭吸附工藝，則工程投資較少。