1原水水質

某廠(生(sheng)產染(ran)料(liao)及染(ran)料(liao)中間體(ti))染(ran)料(liao)車間排出(chu)的(de)(de)綜(zong)合(he)廢水(含30%左右的(de)(de)沖(chong)洗水)近100m3/d，中間體(ti)車間排出(chu)的(de)(de)綜(zong)合(he)廢水(含30%～40%的(de)(de)沖(chong)洗水)約(yue)90m3/d。

原水(shui)是(shi)含鹽(yan)量較大(da)的(de)(de)高(gao)色度有(you)機(ji)廢(fei)(fei)水(shui)，無(wu)機(ji)鹽(yan)濃(nong)度為15%～20%，主(zhu)要是(shi)NaCl、Na2SO4。有(you)機(ji)物主(zhu)要是(shi)苯系、萘(nai)系化(hua)合(he)物，所以水(shui)體可生化(hua)性差(cha)(BOD5/COD一(yi)(yi)般為0.02～0.2)，并具有(you)很強的(de)(de)毒性，因此染化(hua)廢(fei)(fei)水(shui)一(yi)(yi)直是(shi)治(zhi)理(li)難度最(zui)大(da)的(de)(de)工業廢(fei)(fei)水(shui)之一(yi)(yi)。

2方案的確定

通(tong)過試(shi)(shi)驗，對幾(ji)種處理方案進行了(le)研究(jiu)，但(dan)都不(bu)能得到令人滿(man)意的(de)(de)(de)(de)效果，如混凝(ning)脫(tuo)色法(fa)(fa)(fa)用(yong)藥量(liang)大，運行費用(yong)高(gao)，亦難使出水達(da)到排放標準(zhun);生化法(fa)(fa)(fa)需加(jia)入大量(liang)稀釋水以(yi)降低含鹽量(liang)，基建投資(zi)大，廠(chang)家(jia)難以(yi)承受;膜分(fen)離法(fa)(fa)(fa)由于膜易堵塞(sai)，反(fan)沖洗頻繁，并且需進口NF膜，因此運行費用(yong)太高(gao)(達(da)30元(yuan)/m3原(yuan)水)。經過大量(liang)調研分(fen)析，擬采用(yong)微(wei)電解的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)(fa)破壞原(yuan)水中(zhong)有機物(wu)的(de)(de)(de)(de)分(fen)子結構，達(da)到易于脫(tuo)色和降低COD的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。通(tong)過小試(shi)(shi)、中(zhong)試(shi)(shi)，最后(hou)采用(yong)鐵(tie)床—氣浮—活性炭吸附的(de)(de)(de)(de)處理工藝(yi)，工藝(yi)流程見(jian)圖1。

2.1調節池

采(cai)用(yong)調節(jie)池(chi)(chi)(chi)(chi)既充分調節(jie)了(le)水量、水質(zhi)，又(you)省去了(le)一(yi)沉池(chi)(chi)(chi)(chi)，從而(er)節(jie)省了(le)投資。廢水中的一(yi)部分染料及其(qi)中間體物(wu)質(zhi)經沉淀(dian)后得以去除，COD有所降低。為(wei)(wei)解決排泥(ni)(ni)問題，保(bao)證調節(jie)池(chi)(chi)(chi)(chi)的有效容(rong)積，采(cai)用(yong)了(le)行車式吸泥(ni)(ni)機，污泥(ni)(ni)進入(ru)集泥(ni)(ni)池(chi)(chi)(chi)(chi)與氣浮(fu)池(chi)(chi)(chi)(chi)的浮(fu)渣一(yi)起(qi)泵(beng)入(ru)壓濾(lv)機，濾(lv)餅(bing)焚燒處理。設(she)計染料及其(qi)中間體廢水調節(jie)池(chi)(chi)(chi)(chi)各一(yi)座，有效容(rong)積為(wei)(wei)100m3，HRT為(wei)(wei)24h。

2.2鐵床

鐵床主要(yao)是利用鐵、炭(tan)組合的(de)填料與原水反(fan)(fan)應，破壞(huai)原水中有(you)機物的(de)分子結構及其(qi)(qi)性質。其(qi)(qi)原理是：鐵與炭(tan)的(de)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)位不同(tong)，鐵作陽(yang)極、炭(tan)作陰極、原水作電(dian)(dian)解(jie)質而形成千(qian)千(qian)萬萬個原電(dian)(dian)池。電(dian)(dian)極反(fan)(fan)應如(ru)下：

Fe-2e=Fe2+(陽極反應)

E0(Fe2+/Fe)=-0.44V

2H++2e=H2↑(陰極反應)

E0(H+/H2)=0V

當有氧存在(zai)時陰極(ji)反應如下：

O2+4H++4e=H2O

O2+2H2O+4e=5OH-

E0(O2/OH-)=0.40V

 從上述(shu)反(fan)應(ying)可知(zhi)，原(yuan)水(shui)在酸性、充氧(yang)的(de)條(tiao)件(jian)下以一(yi)定流速流經鐵(tie)(tie)炭(tan)填料時，染(ran)料的(de)發色(se)基(ji)團被氧(yang)化，硝基(ji)還原(yuan)為氨基(ji)，偶氮鍵(jian)斷裂，這(zhe)為下一(yi)步處理提供了可靠(kao)有效的(de)條(tiao)件(jian)。在設計(ji)時因考慮到(dao)充氧(yang)的(de)重要性，所以在原(yuan)水(shui)進入鐵(tie)(tie)床(chuang)前設置溶氣罐，并采用空壓機(ji)供氣。鐵(tie)(tie)床(chuang)(Ⅰ)的(de)HRT為1h，鐵(tie)(tie)床(chuang)(Ⅱ)的(de)HRT為2h。

2.3混(hun)凝脫色系統

鐵床出(chu)水(shui)(shui)呈(cheng)酸性并含有(you)大量Fe2+、Fe3+，當將其(qi)出(chu)水(shui)(shui)pH值(zhi)調(diao)至(zhi)7～8時，形(xing)成(cheng)Fe(OH)2、Fe(OH)3膠體，但(dan)形(xing)成(cheng)的(de)礬花較小，需加(jia)入助凝劑PAM以利(li)氣浮處理。在此過程中，可加(jia)入季銨型(xing)陽離(li)子(zi)高(gao)效脫色劑進一步降低原水(shui)(shui)中的(de)色度。該(gai)裝置(zhi)為混(hun)合反應罐，其(qi)HRT為4min。

2.4氣浮系統

加(jia)藥(yao)混(hun)凝后的原水(shui)(shui)(shui)含有大量的絮(xu)狀(zhuang)體(ti)，采用(yong)(yong)氣(qi)(qi)浮(fu)(fu)分離裝置(zhi)將(jiang)(jiang)絮(xu)凝體(ti)浮(fu)(fu)于水(shui)(shui)(shui)面，利用(yong)(yong)刮渣機(ji)將(jiang)(jiang)其排入集(ji)渣池，從(cong)而(er)完(wan)成固液分離。氣(qi)(qi)浮(fu)(fu)系統采用(yong)(yong)清水(shui)(shui)(shui)溶氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)浮(fu)(fu)，溶氣(qi)(qi)水(shui)(shui)(shui)量為(wei)30%，氣(qi)(qi)浮(fu)(fu)池直徑為(wei)2.5m，HRT為(wei)40min。

2.5砂濾罐

設置了兩座(zuo)砂濾(lv)罐(guan)(一用一備)，主要(yao)目的是去除懸浮物(wu)，使水質達到進活性炭罐(guan)的基本要(yao)求(qiu)。濾(lv)料為單層石(shi)英砂，反沖洗水排至調節池(chi)。

2.6活性炭罐

 為(wei)(wei)(wei)保(bao)證出水水質(zhi)達到(dao)GB8978—1996二級標(biao)準，設(she)置活(huo)性(xing)炭(tan)罐，這可以充(chong)分(fen)有(you)效地吸附水中殘留的有(you)機物，從而使(shi)COD、色度等指標(biao)達到(dao)要求。設(she)置兩座活(huo)性(xing)炭(tan)罐(一用(yong)一備)，活(huo)性(xing)炭(tan)再生(sheng)周期為(wei)(wei)(wei)36d，HRT為(wei)(wei)(wei)30min。

3處理效(xiao)果(guo)分析

①德州市環保局于1999年11月17日(ri)—18日(ri)對該(gai)廠水樣進行了(le)48h的16次取(qu)樣檢測，檢測結(jie)果見表1，表明該(gai)設施的處理出水達到(dao)了(le)GB8978—1996二級標準。

 表1處理(li)出水檢測結果項目pH值(zhi)COD(mg/L)色(se)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(yuan)水(shui)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(chi)出(chu)水7.563401101.79

去(qu)除率(%)56.789.090.6

活性炭罐(guan)出水(shui)8.09141110.22

去除(chu)率(%)58.590.087.7

總去除率(lv)(%)84.099.697.6

注：表中數值均(jun)為平均(jun)值。

從(cong)鐵床(chuang)的(de)處(chu)(chu)理(li)原(yuan)理(li)分析，其形成的(de)原(yuan)電池(chi)可將多環化(hua)合(he)(he)物(wu)分解成單環化(hua)合(he)(he)物(wu)，但苯環很難被破(po)壞，加之原(yuan)水設計氣(qi)量(liang)偏小，致使原(yuan)水經鐵床(chuang)處(chu)(chu)理(li)后有一(yi)定的(de)Fe2+形成，所(suo)以COD的(de)去(qu)除率幾(ji)乎為(wei)0。從(cong)苯胺的(de)檢測(ce)結(jie)果來看，原(yuan)水經鐵床(chuang)處(chu)(chu)理(li)后苯胺含(han)量(liang)反而成倍升高，這說(shuo)明(ming)萘系化(hua)合(he)(he)物(wu)被分解為(wei)苯系化(hua)合(he)(he)物(wu)，使苯胺含(han)量(liang)增(zeng)加。

原水經鐵床處(chu)理后，兩股(gu)廢水合為一股(gu)，經中和池及脫色、氣浮處(chu)理后，各污(wu)染(ran)物含量都明顯降低，處(chu)理效(xiao)果(guo)較好。

②問題的探討

a.由于產生(sheng)強酸性(xing)廢水的(de)翠蘭GL和雙介酸沒有正常(chang)生(sheng)產，導致鐵(tie)床的(de)進水pH值(zhi)較設計值(zhi)高(gao)，這樣影響了鐵(tie)床的(de)處理(li)效(xiao)果。

b.在中試時(shi)發現，鐵床填料因表面被固著而使(shi)處理效果降低，產生(sheng)鐵床的(de)鈍化(hua)現象，因此采用6%～8%的(de)稀硫酸進行(xing)浸洗活(huo)化(hua)。在實際工程中，每隔(ge)25～30d對鐵床填料進行(xing)一次活(huo)化(hua)，歷時(shi)2～3h。

4經濟分析

工程(cheng)總投資(zi)為(wei)(wei)97萬(wan)(wan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)，其中土(tu)建投資(zi)為(wei)(wei)25萬(wan)(wan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)，設(she)備管(guan)件及配(pei)電投資(zi)為(wei)(wei)60萬(wan)(wan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)，其余部分(fen)為(wei)(wei)12萬(wan)(wan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)。處理成(cheng)本為(wei)(wei)3.51元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/t，其中：①折舊費(fei)(fei)為(wei)(wei)0.86元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/t;②人工費(fei)(fei)為(wei)(wei)0.27元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/t;③電費(fei)(fei)為(wei)(wei)0.49元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/t;④藥劑費(fei)(fei)為(wei)(wei)1.02元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/t;⑤鐵炭(tan)填料(liao)費(fei)(fei)為(wei)(wei)0.22元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/t;⑥活性炭(tan)填料(liao)費(fei)(fei)為(wei)(wei)0.65元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)/t。

對于此(ci)類色度高、含鹽量(liang)大(da)、可(ke)生(sheng)化性差、毒性大(da)的有機染料化工(gong)廢水，若采(cai)用(yong)大(da)量(liang)稀釋水稀釋的生(sheng)化方法處(chu)理(li)，工(gong)程投(tou)資(zi)(zi)較大(da);若采(cai)用(yong)鐵床—氣浮—活性炭(tan)吸附(fu)工(gong)藝(yi)，則工(gong)程投(tou)資(zi)(zi)較少。

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