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(yè)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(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物的分子結(jié)構(gòu)，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(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，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(diào)節(jié)池各一座，有效容積為100m
3，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(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。其原理是：鐵與炭的腐蝕電位不同，鐵作陽極、炭作陰極、原水作電解質(zhì)而形成千千萬萬個原電池。電極反應如下：
Fe-2e=Fe2+(陽極反應)
E
0(Fe
2+/Fe)=-0.44 V
2
H++2e=H
2↑(陰極反應)
E
0(H
+/H
2)=0 V
當有氧存在時陰極反應如下：
O
2+4H
++4e=H
2O
O
2+2H
2O+4e=5OH
- E
0(O
2/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，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(tǒng) 鐵床出水呈酸性并含有大量Fe
2+、Fe
3+，當將其出水pH值調(diào)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(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(huán)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(jié)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(jié)果
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項目
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pH值
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COD(mg/L)
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色度(倍)
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苯胺(mg/L)
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染料
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中間體
|
染料
|
中間體
|
染料
|
中間體
|
染料
|
中間體
|
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原水
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7.89
|
5.00
|
798
|
810
|
4050
|
3000
|
10.95
|
9.29
|
|
鐵床
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出水
|
7.93
|
7.36
|
786
|
791
|
1900
|
1000
|
29.08
|
19.12
|
|
去除率(%)
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|
|
1.5
|
2.3
|
53.1
|
66.7
|
|
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氣浮池
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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?%)
|
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84.0
|
99.6
|
97.6
|
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注：表中數(shù)值均為平均值。
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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(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。 #p#分頁標題#e#
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)生強酸性廢水的翠蘭GL和雙介酸沒有正常生產(chǎn)，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(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(jīng)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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