染料废水的物化处理

1、染料废水的物化处理某染料厂生产中排放三种废水：碱性品红废水， 酸性媒介藏青RRN废水和酸性媒介红S80 废水，量小且有机物浓度高，BOD低但含盐量高，不宜采用生化法处理工艺，故采用工艺简单、占地小、管首先将三种染料废水分别进行自然沉淀，可回收部分染料； 然后混合并采用石灰和一种新型混凝剂Xp 的二级混凝沉淀及活性炭吸附相结合的物化法处理。在混凝沉淀阶段，大部分污染物质被去除，后面的过滤和活性炭吸附起到保证出水水质的作用。结果表明，此工艺1 试验阶段1.1 废水来源该厂生产过程共排放三种染料废水，其废水水质及水量情况见表 1。表 1 三种染料废水水质情况颜水量项目PHCODcr(mg/L) 色度

2、（倍）色3（m/d ）碱性品红废紫几万几26250020水红十万酸性媒介藏黑8917000（1-9）万 2青 RRN废水 紫酸性媒介红 黄114000（1-9 ）万 2S-80 废水色针对该厂废水处理的现状，从技术经济及运行管理等方面考虑，采用三种染料废水混合后综合治理。 废水中含有大量难生物降解的物质，且废水中含盐量高达 10×10mg/L，而生化法对含盐量高于 3× 10mg/L 的染料废水基本上没有降解能力 ，因此选择物化法对其进1.2 工艺流程本研究采用工艺流程如图1其设备尺寸如表2、表 3表 2混凝工艺设备尺寸反应池、快、一沉池、二沉构筑物混合池慢混池池尺寸D=8

3、00D=250，H=480L=800，B=310，H=600H=400表 3吸附工艺设备尺寸装置名直径（mm）长度（ m）填充物数量颗粒尺寸称过滤柱1501.0石英砂0.63-2.5mm吸附柱3301.0活性炭6-16 目1.3 混凝沉淀试验采用两个混合池交替使用，先在混合池中加石灰调pH 值在 12左右，再投加 Xp2500mg/L，然后流入反应池，反应池出水进入一沉池沉淀，一沉池出水进入快混池，于快混池中加入石灰调整pH至 12左右，快混池出水进入慢混池，再投加Xp2500mg/L，慢混池出水进1.4 吸附试验静态试验采用烧杯试验的方法：取若干个烧杯，加入一定量的二沉池出水，再投加活性炭，

4、在 DBJ621 定时变速搅拌机上进行搅拌，时间为 2h，待搅拌结束后，取下静置，取上清液过滤后测定其CODCr动态试验中为了使吸附装置进水水质保持相对稳定，二沉池出水混合后经砂滤柱再进入活性炭吸附柱，其中活性炭吸附采用三柱串联2 结果与讨论2.1 混凝沉淀混合前的自然沉淀由于三种废水水质极不稳定， 故在混合前分别于三个调节池中进行自然沉淀，一方面可稳定水质，去除一部分 CODCr及色度，另一方面可回收废水中所含的有用物质， 达到回收与处理兼顾的目的。 染料废水自然沉淀随时间变化情况如表 4。表 4 染料废水自然沉淀随时间变化情况项目原水1d2d3d4d5d6d品 CODcr(mg/ 3272

5、0. 29393. 28741. 28723. 28461. 27294. 27014.红 L)9775728废色度（倍） 100000 250002500020000200002000020000水藏 CODcr(mg/ 10497.8257.4 8234.5 8232.7 8124.2 7658.7 7627.3青 L)2废色度（倍） 1280010000100008000800080008000水S CODcr(mg/7324.5 6094.2 6123.1 5938.7 5846.5 5820.4 5793.8 L)8 色度（倍） 200001800018000150001500012

6、000120000废水混 CODcr(mg/ 23268. 21497. 24684. 25467. 26091. 26859. 27423.合 L)6238248废色度（倍） 80000100001000012000120001250012500水由表 4 可看出，三种染料废水经一段时间的自然沉淀后， CODCr 和色度均有不同程度的下降， 对后续处理是有利的。 但混合废水放置时间长， CODCr、色度均增加，这可能是由于染料废水中的物质相互发生偶合等反应的原因。因而废水混合后应尽快处理，不混凝剂的筛选在药剂选择上进行了聚合氯化铝 (PAC)、硫酸亚铁 (FeSO4·7H2O) 和

7、新型混凝剂 Xp 的对比试验。以 CODCr 和色度为主要指标，确定各自的最佳反应条件， 最后筛选出对本染料 废水 CODCr 和色度均具有较高去除率的混凝剂，筛选结果如表 5。表 5 混凝剂筛选试验结果最佳投药CODcr去除 色度去除药剂最佳 PH值量（ mg/L）率（ %）率（ %）FeSO4.7H2O9.69120036.540PAC9.624003555Xp11.8250042.960由上述结果可看出， Xp 虽然投量较大，但价格低廉，且对 CODCr 和色度的去除均优于其他两种混凝剂，故选用 Xp 作为本试验用混凝剂。Xp 系列混凝剂在碱性溶液条件下，主要离解成2-2-、少量SO、C

8、O433-、Al( OH)-以及 Mg(OH)沉淀。 Mg(OH)沉淀物是良好的 PO4(H O)4222的助凝剂，能使有机物及无机物发生絮凝反应而去除 2 。同时，由于 Xp 形成的絮块大而紧密，所以沉淀速度 也较快，沉淀物压实而脱水混凝沉淀根据试验数据，得出不同停留时间结果见图 2。T 时的CODCr 及色度去除率，由图 2 可知，停留时间达到一定程度后， CODCr 和色度的去除率均有所下降，这和混合 废 水放置时间太长引起 CODCr和色度的增长是一致的。主要原因：一是未被除掉的染料 分子之间发生了化学反应，二是被混凝剂及其絮状体所吸附的染料物质解吸重新回到水中。因此，沉淀池停留时间取

9、56 h为宜。在流速为15 L/h、停留时间为5.67 h时，试验结果如表 6。由表6 可见，总CODCr去除率可达60%，色度去除率可达77.5%。染料废水水质变化很大，因此试验了不同原水浓度下CODCr的去除率，结果见表7一般废水处理中， 往往原水浓度越高去除率亦越高，但本试验结果表明，随着原水CODr 浓度的增加， CODCr的绝对去除量是增加的，但去除率是下降的。本试验中对CODCr的去除主要是投加混凝剂产生的絮状物对染料分子及污泥物质的吸附造成，并非破坏了其分子结构，这和有些方法对染料废水的处理是破坏染料分子的发色基团不一样3 。表 6混凝沉淀试验结果原水一沉出水二沉出水色色COD度

10、COD度色cr色cr色去去PH CODcr(m度PH CODcr(m度PH CODcr(m度值 g/L)值 g/L)去除值 g/L)去除（除率除率倍）倍）倍）率（ %率（%）5.10011.49.4009.59.2503626.41820.6601460.3754300318073705.10011.47.4009.61.2003626.41902.8601397.2804300295079505.10011.37.4009.56.2003413.22118.3601481.4803700279047605.10011.37.5009.56.2003413.22129.1501493.3803

11、700246067305.80011.42.4009.62.2003327.31902.4501248.275410218042505.80010.43.4009.62.2003327.31879.2501208.97541097503870表 7 不同原水浓度 CODcr 去除率原水浓度3455. 6681. 11527. 16358. 19584. 26038. 29261. 32487.（mg/L 64964964)CODcr59.958.256.352.847.437.935.129去除率（ %）污泥处理本试验中一沉池、二沉池产生的污泥颜色同废水的颜色基本相同，这表明染料分子主要是被混

12、凝剂吸附而去除，因而污泥中含有大量的染料及其中间体。 为了防止污泥的二次污染， 试验产生的污泥经重力浓缩后与普通的化工原料配比制浆、常温成型、脱模后常温陈化制得建材产品 。这样，一方面减少了污染，另一方面为治理厂家增2.2 活性炭吸附吸附剂采用承德燕山活性炭工业公司的片状活性炭。由静态法测定吸附等温线及吸附速度，得到吸附等温式为：q=0.016 6C 1.383 8e(1)式中q 1 g 活性炭吸附溶质量， mg/gC平衡浓度， mg/Leq=56.148 lgt-28.771(2)由静态吸附试验结果设计了活性炭的动态吸附试验。将二沉出水(CODCr 在 1600 2000mg/L，色度在 1

13、 万 4 万倍 ) 以 5m/h 的流速通过砂滤柱及活性炭柱，隔一定时间取水样测CODCr，直至出水 CODCr 达200mg/L(作为穿破点 ) 为止，且在运行时间内色度去除率几乎可达100%。由此可知，活性炭去除染料废水有机物和色度效果较好。活性炭吸附关系可用Bohart-Adamsln(c0/c-1)=kNoX/(-kc0t)（3）式中c0、c进、出水溶质浓度，mg/Lk速率常数， L（ g.h ）No活性炭吸附容量， g/LX活性炭吸附床高度，m进水速度， m/ht 运行时间， h由式（ 3）可以求出临界高度 Z0，即 t=0 时达到穿透点时最小的炭层厚度：A0=(/kNo)ln(c0

14、/cB-1) (4)式中 CB=200mg/L将二沉出水分别以 3m/h、5m/h、7m/h 的流速通过活性炭柱，所得试验数据经整理得到的 =5m/h时的活性炭固定床出水 CODcr与 t 、X的方程为：c=c0/e7.74x-3.906t+1 (5)2.3 生产设计及调试3根据试验结果设计了生产装置，设计水量为 24m/d ，采用二级混凝沉淀，然后经过 LLY高效纤维过滤器过滤， 最后通过三个串联的活性炭吸附柱 ( 每柱内装活性炭 3m，流速为 5m/h) 。在生产调试和运行中取得了良好的结果， 出水可满足国家二级排放标准， 表 8 列出了生产调试结果，表 9 为验收时的检测结果。在试验阶段

15、未能对硝基苯、苯胺、锌离子等指标进行检测，由表 9 可看出，该处理工艺对上述污染物质同样具有很好的去除效果。 该项目已于 1998 年 12 月通过当地环保主管部门的验收。表 8 生产调试结果原水一沉出水二沉出水色色色CODCOD度度度crcrPH CODcr(m（ PH CODcr(m色度 去PHCODcr(m色度 去去（倍除去（倍 除值 g/L)万 值 g/L)值 g/L)除 ）率除）率倍（%（%）率率）4.107.99.7.438.520054500018058901001808984.401099.7.566.421062700019066100100210.5804.595.950

16、8.20565100099.7. 17071901007270794.108.8.635.318970480100180728010081005表 9 验收水质监测结果项目原水 出水 分析方法备注色度（倍）6661稀释倍数法悬浮物（ mg/L）26050 重量法CODcr（mg/L） 31120重铬酸钾法4-AAP萃取偶氮光度检出限末挥发酚（ mg/L）1.27 -法0.02硝基苯（ mg/L）2.90.3还原偶氮光度法检出限末苯胺（ mg/L）22.6 -萘乙二胺偶氮光度法0.03检出限末锌离子（ mg/L）53.9 -原子吸收分光光度法0.05PH值4.15 7.72 玻璃电极法3 结论三

17、种染料废水混合前分别进行自然沉淀是有益的。CODCr 和色度均有所下降，并可回收一部分有用物质，但混合废水不宜久置。混凝沉淀中，以石灰及 Xp 为混凝剂，最佳反应条件为 pH=11.8， Xp 投药量为 2500mg/L。沉淀池停留时间以 56h 为宜。在流量为 15 L/h 时， CODCr 总去除率可达 60%，色度总去除率可达 77.5%。活性炭在处理染料废水的应用中效果良好。试验得到的流速5m/h 时的活性炭固定床穿透曲线为c=c0/e 7.74X-3.906t +1 。试验表明二级混凝沉淀后再经过滤及活性炭吸附的工艺对染料废水的处理是可行的。此工艺经生产调试运行效果良好。染色废水处理

18、工程及工艺分析1 工程概况1.1 处理规模及水质本文介绍的两项工程为青岛即墨针织有限公司和藤华染色有限公司废水处理工程，前者规模33。两3000m/d，后者规模 2400m/d家公司都生产纯棉针织品， 主要污染物来源可分为两大类：一类是加工过程中使用的染整药剂及各种助剂，主要包括漂白剂、染料、表面活性剂及酸、碱等，可生化性一般较差；另一类是在对织物纤维进行处理的过程中，从纤维上脱除下来的物质，包括含氮化合物、蜡状物质、天然色素等，其中多数是天然有机物，可生化性较好。两家公司废水中主要污染物浓度及处理要求如表1 所示。表 1废水水质实际去除率项目原水水质设计要求实际出水（%）PH值811697.

19、1 8.3即 BOD5250402092墨 （mg/L)公 COD(mg/L)50018012076司 SS(mg/L)4001003092色度（倍）200808060PH值6126978藤 BOD5250251096华 （mg/L)公 COD(mg/L)6001004093司 SS(mg/L)10070496色度（倍）30040032891001.2 废水处理工艺即墨公司废水处理处理工艺流程如图1。该公司在染整车间中便将浓、稀废水分别收集并引入污水处理设施。 其中浓废水单独经混凝脱色， 然后与稀废水混合处理，这样有利于提高处理效率和降低处理费用， 也符合清污分流的原则。藤华公司废水处理处理工

20、艺如图 2。漂白废水先进入漂白水贮池，池中进行预曝气脱氯。染色废水经集水池与漂白废水混合后提升至水力筛，革除杂物和一部分织物纤维以后进行pH调节，然后经调节池入曝气池。采用推流式延时曝气法。由于废水中以染料为主的部分有机物生化性较差，生物氧化过程中耗氧速度不快，所以曝气系统采用穿孔管曝气。曝气池出水经泵提升进入压力过滤罐，再入两座并联活性炭吸附塔进行脱色。饱和活性炭采用微波再生后重复使用。生化单元排出的剩余污泥直接进行絮凝脱水。1.3 处理效果及成本即墨和藤华公司两项工程分别经过3 年和 2 年的实际运行，处理效果如表 1 所示，出水分别达到 GB4287-920级和级标准，水质长期保持稳定。

21、含折旧费的单位处理成本分别为 1.31 、1.93 元/m3。2 工艺分析本文通过两项较为成功的工程实例， 阐明如何根据不同的处理条件和处理要求选择合适的工艺， 以保证处理设施具备相应的科学性和合理性。染色废水处理的单元工艺可分为生化法和物化法两类。生化法一直占主导地位，然而近年来开发的许多新型染料由稳定的环状有机物组成，可生化性差，所以生化方法一般脱色效果较差，比不上物化法。但在水质条件允许的情况下，应尽量采用生化法加物化脱色的工艺，以保证出水水质。在国内，染色废水处理的生化法主要有表面加速曝气活性污泥法和生物接触氧化法两种。 由于资金不充裕， 发达国家普遍采用的延时曝气活性污泥法在国内应用

22、很少。鉴于染色废水的色度高、 许多染料的可生化性较差， 因此用物化方法进行脱色较为合适。 我国应用最多的是投加混凝剂的方法， 泥水的分离多数用沉淀池，也有一部分采用气浮法。同样因为费用原因，我国很少采用吸附法作为脱色单元， 这与吸附法脱色在发达国家的普及和流行形成鲜明的对比。吸附法尽管费用高，但运转可靠，处理效果卓著。为节约脱色费用， 近年来，我国开发了多种新型脱色混凝剂，即墨工程中采用的是北京环科院研制的号脱色混凝剂。 基于即墨和藤华两套设施的经验， 对生物接触氧化和延时曝气两种生化主体工艺以及混凝沉淀和活性炭吸附两种脱色工艺进行对照比较。2.1 生物接触氧化法和延时曝气法两种生化方法的比较

23、见表 2。表中可见，当对出水水质要求不高 ( 例如执行 GB4287-92级标准 ) 时，可优先选择接触氧化法，以节省资金。当出水要求高且资金允许时，建议采用延时曝气法。2.2 混凝沉淀法和活性炭吸附法两种物化脱色工艺的比较见表 3。其中混凝法管理方便，费用较低，但效果不及吸附法。 而活性炭吸附水质优良， 色度亦可降低到零，且可靠性高，但费用也比较高。当对出水色度有较高要求，尤其是要求水回用的场合，最好用吸附法。表 2两种生化方法的工艺特点及费用比较项目接触氧化法延时曝气法工出水水质良优艺流程特点过程控制负荷占地面积无污泥回流系统，较简单没有污泥膨胀现象，易于控制负荷高，污泥浓度高曝气池容积相

24、对较小，但需设污泥浓缩池有污泥回流系统控制不好有污泥膨胀上浮现象低负荷，长停留时间曝气池容积较大污泥产量及污泥产量较大，污泥需处置进行浓缩，然后脱水可在二沉池前直接抽混与后续脱色凝剂进行脱色，简单便流程的组合易行，节省费用基建投资5003费 （元 /m ）0.37本（元 /m3）2.3 工艺的组合污泥产量小，絮凝泥降性能相对好，不需浓缩，可直接脱水追求高效脱色时可用吸附法6880.40染色废水在可生化性方面因染整生产状况和条件的不同而有较大差异，只要废水的 BOD5/COD0.2 ，应尽量考虑用生化法作为去除有机污染物的主要手段。 为了解决生化法脱色效果差的矛盾， 通常在生化法后辅以物化单元进

25、行脱色。 两种生化单元和两种脱色单元有四种组合方式，工艺上各有侧重， 费用上也互不相同， 其比较列于表 4。即墨和藤华公司两项工程分别采用了表 4 中的两种组合，这两种组合是四种组合中较有代表性和相对合理的， 其适用的场合也有典型性。即墨的工艺在对出水水质要求不高和资金紧缺时是很有价值的，而藤华的工艺能达到对出水高标准的要求， 只是费用较高。 两项工程的费用对比列于表 5。表 3 两种脱色单元工艺特点比较项目混凝法活性炭吸附法处理效果和良，对混凝剂种类依优，水质稳定，达标率出水水质赖性较大100%设备较多，自动化程度土建工程量大， 设备基建特点较少，占地面积大高，土建工程量小， 占地工面积小艺污泥量较大， 脱水过废弃物产量废弃的炭可掺人燃煤中特程复杂，难以找到最及出路烧掉点终出路二次污染可化学污泥处置不当活性炭再生时产生少量能性容易