鐵床 氣浮 活性炭吸附法處理染料廢水
1原水水質(zhì)
某廠(生產(chǎn)染料及染料中間體)染料車(chē)間排出的綜合廢水(含30%左右的沖洗水)近100m3/d，中間體車(chē)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(jī)廢水，無(wú)機(jī)鹽濃度為15%～20%，主要是NaCl、Na2SO4。有機(jī)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(qiáng)的毒性，因此染化廢水一直是治理難度最大的工業(yè)廢水之一。
2方案的確定
通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)幾種處理方案進(jìn)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(yùn)行費(fèi)用高，亦難使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn);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(jìn)口NF膜，因此運(yùn)行費(fèi)用太高(達(dá)30元/m3原水)。經(jīng)過(guò)大量調(diào)研分析，擬采用微電解的方法破壞原水中有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，達(dá)到易于脫色和降低COD的目的。通過(guò)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(jiàn)圖1。
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2.1調(diào)節(jié)池
采用調(diào)節(jié)池既充分調(diào)節(jié)了水量、水質(zhì)，又省去了一沉池，從而節(jié)省了投資。廢水中的一部分染料及其中間體物質(zhì)經(jīng)沉淀后得以去除，COD有所降低。為解決排泥問(wèn)題，保證調(diào)節(jié)池的有效容積，采用了行車(chē)式吸泥機(jī)，污泥進(jìn)入集泥池與氣浮池的浮渣一起泵入壓濾機(jī)，濾餅焚燒處理。設(shè)計(jì)染料及其中間體廢水調(diào)節(jié)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(yīng)，破壞原水中有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。其原理是：鐵與炭的腐蝕電位不同，鐵作陽(yáng)極、炭作陰極、原水作電解質(zhì)而形成千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)原電池。電極反應(yīng)如下：
Fe-2e=Fe2+(陽(yáng)極反應(yīng))
E0(Fe2+/Fe)=-0.44V
2H++2e=H2↑(陰極反應(yīng))
E0(H+/H2)=0V
當(dāng)有氧存在時(shí)陰極反應(yīng)如下：
O2+4H++4e=H2O
O2+2H2O+4e=5OH-
E0(O2/OH-)=0.40V
從上述反應(yīng)可知，原水在酸性、充氧的條件下以一定流速流經(jīng)鐵炭填料時(shí)，染料的發(fā)色基團(tuán)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(shè)計(jì)時(shí)因考慮到充氧的重要性，所以在原水進(jìn)入鐵床前設(shè)置溶氣罐，并采用空壓機(jī)供氣。鐵床(Ⅰ)的HRT為1h，鐵床(Ⅱ)的HRT為2h。
2.3混凝脫色系統(tǒng)
鐵床出水呈酸性并含有大量Fe2+、Fe3+，當(dāng)將其出水pH值調(diào)至7～8時(shí)，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(guò)程中，可加入季銨型陽(yáng)離子高效脫色劑進(jìn)一步降低原水中的色度。該裝置為混合反應(yīng)罐，其HRT為4min。
2.4氣浮系統(tǒng)
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(jī)將其排入集渣池，從而完成固液分離。氣浮系統(tǒng)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(shè)置了兩座砂濾罐(一用一備)，主要目的是去除懸浮物，使水質(zhì)達(dá)到進(jìn)活性炭罐的基本要求。濾料為單層石英砂，反沖洗水排至調(diào)節(jié)池。
2.6活性炭罐
為保證出水水質(zhì)達(dá)到GB8978—1996二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置活性炭罐，這可以充分有效地吸附水中殘留的有機(jī)物，從而使COD、色度等指標(biāo)達(dá)到要求。設(shè)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(huán)保局于1999年11月17日—18日對(duì)該廠水樣進(jìn)行了48h的16次取樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，表明該設(shè)施的處理出水達(dá)到了GB8978—1996二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
表1處理出水檢測(cè)結(jié)果項(xiàng)目pH值COD(mg/L)色度(倍)苯胺(mg/L)
染料中間體染料中間體染料中間體染料中間體
原水7.895.007988104050300010.959.29
鐵床出水7.937.367867911900100029.0819.12
去除率(%)1.52.353.166.7
氣浮池出水7.563401101.79
去除率(%)56.789.090.6
活性炭罐出水8.09141110.22
去除率(%)58.590.087.7
總?cè)コ?%)84.099.697.6
注：表中數(shù)值均為平均值。
從鐵床的處理原理分析，其形成的原電池可將多環(huán)化合物分解成單環(huán)化合物，但苯環(huán)很難被破壞，加之原水設(shè)計(jì)氣量偏小，致使原水經(jīng)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(cè)結(jié)果來(lái)看，原水經(jīng)鐵床處理后苯胺含量反而成倍升高，這說(shuō)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(jīng)鐵床處理后，兩股廢水合為一股，經(jīng)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(wèn)題的探討
a.由于產(chǎn)生強(qiáng)酸性廢水的翠蘭GL和雙介酸沒(méi)有正常生產(chǎn)，導(dǎo)致鐵床的進(jìn)水pH值較設(shè)計(jì)值高，這樣影響了鐵床的處理效果。
b.在中試時(shí)發(fā)現(xiàn)，鐵床填料因表面被固著而使處理效果降低，產(chǎn)生鐵床的鈍化現(xiàn)象，因此采用6%～8%的稀硫酸進(jìn)行浸洗活化。在實(shí)際工程中，每隔25～30d對(duì)鐵床填料進(jìn)行一次活化，歷時(shí)2～3h。
4經(jīng)濟(jì)分析
工程總投資為97萬(wàn)元，其中土建投資為25萬(wàn)元，設(shè)備管件及配電投資為60萬(wàn)元，其余部分為12萬(wàn)元。處理成本為3.51元/t，其中：①折舊費(fèi)為0.86元/t;②人工費(fèi)為0.27元/t;③電費(fèi)為0.49元/t;④藥劑費(fèi)為1.02元/t;⑤鐵炭填料費(fèi)為0.22元/t;⑥活性炭填料費(fèi)為0.65元/t。
對(duì)于此類(lèi)色度高、含鹽量大、可生化性差、毒性大的有機(jī)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。
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