張守健1，聶文超1，王少慧2
(1.淄博市匯源環(huán)保設(shè)計院，山東淄博255090；2.淄博市智達(dá)建設(shè)有限公司，山東淄博255000)

　　摘　要：在處理色度高、含鹽量大、可生化性差、組分復(fù)雜多變的染料化工廢水中，利用鐵床的微電解作用破壞原水中有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，使后續(xù)處理中混凝脫色、氣浮和活性炭吸附的處理效果更加明顯。出水中COD、色度、苯胺的去除率分別為84.0%、99.6%、97.6%。
　　關(guān)鍵詞：染料廢水；微電解；氣??；活性炭吸附
　　中圖分類號：X791
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2001)11-0043-03

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NaC_l、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(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，運行費用高，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，因此運行費用太高(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，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(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(yīng)如下：
　　　　Fe-2e=Fe2+(陽極反應(yīng))
　　　　E⁰(Fe²⁺/Fe)=-0.44 V
　　　　2^H++2e=H₂↑(陰極反應(yīng))
　　　　E⁰(H⁺/H₂)=0 V
　　當(dāng)有氧存在時陰極反應(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，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)計時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，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(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日對該廠水樣進(jìn)行了48 h的16次取樣檢測，檢測結(jié)果見表1，表明該設(shè)施的處理出水達(dá)到了GB 8978—1996二級標(biāo)準(zhǔn)。

表1　處理出水檢測結(jié)果 項目 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 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。
　　 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(jìn)行浸洗活化。在實際工程中，每隔25～30 d對鐵床填料進(jìn)行一次活化，歷時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(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。

參考文獻(xiàn)：

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　　 收稿日期：2001-05-15