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鐵床—氣浮—活性炭吸附法處理染料廢水
  • 作者:    來源:江蘇新純江環保工程有限公司    時間:2017-8-3    點擊:1247
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
①德州市環保局于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

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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