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      鐵床—氣浮—活性炭吸附法 染料廢水處理工藝
      • 作者:    來源:中華環;ヂ摼W    時間:2010-7-15    點擊:1005
      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24 h。

      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)
          E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V
          2H++2e=H2↑(陰極反應)
          E0(H/H2)=0 V

        當有氧存在時陰極反應如下:

          O2+4H+4e=H2O
          O2+2H2O+4e=5OH
          E0(O2/OH)=0.40 V

        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1 h,鐵床(Ⅱ)的HRT為2 h。

      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4 min。

      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2.5 m,HRT為40 min。

      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GB 8978—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36 d,HRT為30 min。

      3 處理效果分析

       、俚轮菔协h保局于1999年11月17日—18日對該廠水樣進行了48 h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GB 8978—1996二級標準。

      表1 處理出水檢測結果

      項目

      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

      7.89

      5.00

      798

      810

      4050

      3000

      10.95

      9.29

      鐵床

      出水

      7.93

      7.36

      786

      791

      1900

      1000

      29.08

      19.12

      去除率(%)

       

       

      1.5

      2.3

      53.1

      66.7

       

       

      氣浮池

      出水

      7.56

      340

      110

      1.79

      去除率(%)

       

      56.7

      89.0

      90.6

      活性炭罐

      出水

      8.09

      141

      11

      0.22

      去除率(%)

       

      58.5

      90.0

      87.7

      總去除率(%)

       

      84.0

      99.6

      97.6

      注:表中數值均為平均值。


         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25~30 d對鐵床填料進行一次活化,歷時2~3 h。

      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。
       
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