活性炭吸附法处理染料废水

Posted 2023-01-15 活性炭

篇首语：我贪钱，大概是因为卑微到泥土里，只有它能给我一丝安全感吧.本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了活性炭吸附法处理染料废水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1　原水水质

　　某厂(生产染料及染料中间体)染料车间排出的综合废水(含30%左右的冲洗水)近100m³/d，中间体车间排出的综合废水(含30%～40%的冲洗水)约90m³/d。

　　原水是含盐量较大的高色度有机废水，无机盐浓度为15%～20%，主要是NaC_l、Na₂SO₄。有机物主要是苯系、萘系化合物，所以水体可生化性差(BOD₅/COD一般为0.02～0.2)，并具有很强的毒性，因此染化废水一直是治理难度最大的工业废水之一。

2　方案的确定

　　通过试验，对几种处理方案进行了研究，但都不能得到令人满意的效果，如混凝脱色法用药量大，运行费用高，亦难使出水达到排放标准；生化法需加入大量稀释水以降低含盐量，基建投资大，厂家难以承受；膜分离法由于膜易堵塞，反冲洗频繁，并且需进口NF膜，因此运行费用太高(达30 元/m³原水)。经过大量调研分析，拟采用微电解的方法破坏原水中有机物的分子结构，达到易于脱色和降低COD的目的。通过小试、中试，最后采用铁床—气浮—活性炭吸附的处理工艺，工艺流程见图1。

2.1　调节池

　　采用调节池既充分调节了水量、水质，又省去了一沉池，从而节省了投资。废水中的一部分染料及其中间体物质经沉淀后得以去除，COD有所降低。为解决排泥问题，保证调节池的有效容积，采用了行车式吸泥机，污泥进入集泥池与气浮池的浮渣一起泵入压滤机，滤饼焚烧处理。设计染料及其中间体废水调节池各一座，有效容积为100m³，HRT为24 h。

2.2　铁床

　　铁床主要是利用铁、炭组合的填料与原水反应，破坏原水中有机物的分子结构及其性质。其原理是：铁与炭的腐蚀电位不同，铁作阳极、炭作阴极、原水作电解质而形成千千万万个原电池。电极反应如下：

　　　　Fe-2e=Fe2+(阳极反应)
　　　　E⁰(Fe²⁺/Fe)=-0.44 V
　　　　2^H++2e=H₂↑(阴极反应)
　　　　E⁰(H⁺/H₂)=0 V

　　当有氧存在时阴极反应如下：

　　　　O₂+4H⁺+4e=H₂O
　　　　O₂+2H₂O+4e=5OH^-
　　　　E⁰(O₂/OH^-)=0.40 V

　　从上述反应可知，原水在酸性、充氧的条件下以一定流速流经铁炭填料时，染料的发色基团被氧化，硝基还原为氨基，偶氮键断裂，这为下一步处理提供了可靠有效的条件。在设计时因考虑到充氧的重要性，所以在原水进入铁床前设置溶气罐，并采用空压机供气。铁床(Ⅰ)的HRT为1 h，铁床(Ⅱ)的HRT为2 h。

2.3　混凝脱色系统

　　铁床出水呈酸性并含有大量Fe²⁺、Fe³⁺，当将其出水pH值调至7～8时，形成Fe(OH)₂、Fe(OH)₃胶体，但形成的矾花较小，需加入助凝剂PAM以利气浮处理。在此过程中，可加入季铵型阳离子高效脱色剂进一步降低原水中的色度。该装置为混合反应罐，其HRT为4 min。

2.4　气浮系统

　　加药混凝后的原水含有大量的絮状体，采用气浮分离装置将絮凝体浮于水面，利用刮渣机将其排入集渣池，从而完成固液分离。气浮系统采用清水溶气气浮，溶气水量为30%，气浮池直径为2.5 m，HRT为40 min。

2.5　砂滤罐

　　设置了两座砂滤罐(一用一备)，主要目的是去除悬浮物，使水质达到进活性炭罐的基本要求。滤料为单层石英砂，反冲洗水排至调节池。

2.6　活性炭罐

　　为保证出水水质达到GB 8978—1996二级标准，设置活性炭罐，这可以充分有效地吸附水中残留的有机物，从而使COD、色度等指标达到要求。设置两座活性炭罐(一用一备)，活性炭再生周期为36 d，HRT为30 min。

3　处理效果分析

　　①德州市环保局于1999年11月17日—18日对该厂水样进行了48 h的16次取样检测，检测结果见表1，表明该设施的处理出水达到了GB 8978—1996二级标准。

**表1　处理出水检测结果**
项目		pH值		COD(mg/L)		色度(倍)		苯胺(mg/L)
		染料	中间体	染料	中间体	染料	中间体	染料	中间体
原水		7.89	5.00	798	810	4050	3000	10.95	9.29
铁床	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
气浮池	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
总去除率(%)				84.0		99.6		97.6
注：表中数值均为平均值。

　　从铁床的处理原理分析，其形成的原电池可将多环化合物分解成单环化合物，但苯环很难被破坏，加之原水设计气量偏小，致使原水经铁床处理后有一定的Fe²⁺形成，所以COD的去除率几乎为0。从苯胺的检测结果来看，原水经铁床处理后苯胺含量反而成倍升高，这说明萘系化合物被分解为苯系化合物，使苯胺含量增加。

　　原水经铁床处理后，两股废水合为一股，经中和池及脱色、气浮处理后，各污染物含量都明显降低，处理效果较好。

　　 ②问题的探讨

　　 a.由于产生强酸性废水的翠兰GL和双介酸没有正常生产，导致铁床的进水pH值较设计值高，这样影响了铁床的处理效果。

　　 b.在中试时发现，铁床填料因表面被固着而使处理效果降低，产生铁床的钝化现象，因此采用6%～8%的稀硫酸进行浸洗活化。在实际工程中，每隔25～30 d对铁床填料进行一次活化，历时2～3 h。

4 经济分析

　　工程总投资为97万元，其中土建投资为25万元，设备管件及配电投资为60万元，其余部分为12万元。处理成本为3.51 元/t，其中：①折旧费为0.86 元/t；②人工费为0.27 元/t；③电费为0.49 元/t；④药剂费为1.02 元/t；⑤铁炭填料费为0.22 元/t；⑥活性炭填料费为 0.65 元/t。

　　对于此类色度高、含盐量大、可生化性差、毒性大的有机染料化工废水，若采用大量稀释水稀释的生化方法处理，工程投资较大；若采用铁床—气浮—活性炭吸附工艺，则工程投资较少。