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淺談【活性炭吸附法處理染料廢水】

作者:北京中天恒遠(yuǎn) 發(fā)布于:2015-06-03 08:25:00瀏覽量:
1 原水水質(zhì)
 
  某廠(生產(chǎn)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(jī)廢水,無機(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比較大的工業(yè)廢水之一。

    2 方案的確定

      通過試驗(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。通過小試、中試,比較后采用鐵床—氣浮—活性炭吸附的處理工藝,工藝流程見圖1。

 

2.1 調(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。為解決排泥問題,保證調(diào)節(jié)池的有效容積,采用了行車式吸泥機(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(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)而形成千千萬萬個(gè)原電池。電極反應(yīng)如下:

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

  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-)=0.40 V

  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1 h,鐵床(Ⅱ)的HRT為2 h。

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4 min。

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2.5 m,HRT為40 min。

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GB 8978—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36 d,HRT為30 min。

    3 處理效果分析

     、俚轮菔协h(huán)保局于1999年11月17日—18日對(duì)該廠水樣進(jìn)行了48 h的16次取樣檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果見表1,表明該設(shè)施的處理出水達(dá)到了GB 8978—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

    7.89

    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

     【生活污水處理設(shè)備

     

    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?cè)コ?%)

     

    84.0

    99.6

    97.6

    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)果來看,原水經(jīng)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(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25~30 d對(duì)鐵床填料進(jìn)行一次活化,歷時(shí)2~3 h。

    4  經(jīng)濟(jì)分析

   工程總投資為97萬元,其中土建投資為25萬元,設(shè)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(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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