鐵床—氣浮—活性炭吸附法處理染料廢水

 

　　某廠(chǎng)(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廢水，無(wú)機鹽濃度為15%～20%，主要是NaC_l、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(yè)廢水之一。

2.1　調節池

　　采用調節池既充分調節了水量、水質(zhì)，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(zhì)經(jīng)沉淀后得以去除，COD有所降低。為解決排泥問(wèn)題，保證調節池的有效容積，采用了行車(chē)式吸泥機，污泥進(jìn)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(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。電極反應如下：

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

　　當有氧存在時(shí)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(jīng)鐵炭填料時(shí)，染料的發(fā)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(shí)因考慮到充氧的重要性，所以在原水進(jìn)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(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(zhì)達到進(jìn)活性炭罐的基本要求。濾料為單層石英砂，反沖洗水排至調節池。

2.6　活性炭罐

　　為保證出水水質(zhì)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。

　　 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，加之原水設計氣量偏小，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。從苯胺的檢測結果來(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)生強酸性廢水的翠蘭GL和雙介酸沒(méi)有正常生產(chǎn)，導致鐵床的進(jìn)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(shí)發(fā)現，鐵床填料因表面被固著(zhù)而使處理效果降低，產(chǎn)生鐵床的鈍化現象，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對鐵床填料進(jìn)行一次活化，歷時(shí)2～3 h。

　　 工程總投資為97萬(wàn)元，其中土建投資為25萬(wàn)元，設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(lèi)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。