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nacl、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(yàn)，對(duì)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(yùn)行費(fèi)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(yùn)行費(fèi)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—?dú)飧 钚蕴课降奶幚砉に嚕に嚵鞒桃妶D1。
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(jì)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(gè)原電池。電極反應(yīng)如下：
fe-2e=fe2+(陽極反應(yīng))
e0(fe2+/fe)=-0.44 v
2h++2e=h2↑(陰極反應(yīng))
e0(h+/h2)=0 v
當(dāng)有氧存在時(shí)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(shí)，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(jì)時(shí)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(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(jí)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
①德州市環(huán)保局于1999年11月17日—18日對(duì)該廠水樣進(jìn)行了48 h的16次取樣檢測(cè)，檢測(cè)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(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
表1 處理出水檢測(cè)結(jié)果
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(jì)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(cè)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(jì)值高，這樣影響了鐵床的處理效果。
b.在中試時(shí)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(shí)際工程中，每隔25～30 d對(duì)鐵床填料進(jìn)行一次活化，歷時(shí)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(fèi)為0.86 元/t；②人工費(fèi)為0.27 元/t；③電費(fèi)為0.49 元/t；④藥劑費(fèi)為1.02 元/t；⑤鐵炭填料費(fèi)為0.22 元/t；⑥活性炭填料費(fèi)為 0.65 元/t。
對(duì)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—?dú)飧 钚蕴课焦に嚕瑒t工程投資較少。
