染料中间体废水降解试验研究.pdf

17 Hwu C S ,et al. Physical、chemical and biological perance of expanded granular sludgebed reactors treating long-chain fatty acids Process Biochemistry , 1998. 33 1 75～ 81. 18 Rinzema A . Anaerobic digestion of Long-chain fatty acids in UASB and Expanded Granular Sludge Bed Reactors Process Biochemistry , 1993. 28 527～ 537. 19 Zoutberg G R, Franking R. Anaerobic treatment of chemical and brewery waste water with a new type of anaerobic reactor the Biobed or EGSB reactor. Wat. Sci. Tech, 1996, 34 5-6 375～ 381. 20 左剑恶等. EGSB 反应器的启动运行研究, 给水排水, 2001. 27 3 25～ 31. 21 任洪强、 陈坚等, EGSB 反应器中颗粒污泥床工作状况及污泥性质 研究. 环境科学研究, 2001. 14 3 33～ 38. 22 E. Gracia-Calvo , et al. A fluid dynamic model for three-phase airlift reactors Chemical Engineering Science, 1999. 54 17 2359～ 2350. 23 24. J. H. F . Pereboom. Methanogenic granular development in full scale internal circulation reactors. Wat . Sci . Tech, 1994. 30 8 9～ 21. 24 邓良伟. IC 工艺处理猪场废水试验研究, 中国沼气, 2001. 19 2 12～ 16. 作者通讯处 何连生 100084 清华大学 15215 电话 010 84915103 O E -mail hls02mails. tsinghua . edu. cn 2003- 04-18 收稿 染料中间体废水降解试验研究 李 颖 北京建筑工程学院, 北京 100044 魏光明 宁夏建筑设计研究院, 银川 750001 摘要 染料中间体合成综合废水经电解前处理和蒸发处理后, 与未经电解前处理, 直接进行蒸发处理相比, CODCr的去 除率可提高 75以上, 并使后续活性炭的投加量减少 80左右, 从而降低了全厂综合废水处理的运行费用。 关键词 染料中间体 电解 前处理 1 引言 某化工厂是以生产染料合成的中间体为主的企 业,该厂共生产 3 种染料合成的中间体, 它们是间胺 基苯磺酸 、 苯胺二、 五双磺酸单钠盐和间羟基- N、 N-二 乙基苯胺。3 种染料合成中间体生产线均产生颜色 较深,CODCr较高,可生化性较差并含有有毒有害成分 的废水, 但全厂多股废水混合后, 废水的 CODCr值为 25 000～ 30 000 mg L , 盐含量为 11～ 13, 主要为 NaCl 和 Na2SO4, 还含有少量的 KCl 、K2SO4、CaSO4、 FeSO4和CaCl2等 , 同时废水呈血红色 , 色度较高, 废 水的可生化性极差, 废水量为 120 m 3 d 。按当地环保 局要求, 废水处理后应达到国家的二级排放标准 GB8978 -1996 。 2 三种染料中间体废水的特性 3种 染 料 中 间 体 间 胺 基 苯 磺 酸 ○NH2 SO3H 、苯 胺 二、 五 双 磺 酸 单 钠 盐 ○NH2 SO3Na SO3H 和间羟基- N、 N-二乙基苯胺的 废水均为高浓度的有机废水, 废水不但 CODCr值高, 且色度严重超标 。水质指标见表 1。 表 1 3种染料中间体废水的水质指标 项目 CODCr mgL- 1 pH 色度 倍 可生 化性 水量 m3d- 1 间胺基苯磺酸70 8032400差16. 8 苯胺二、五双磺酸单钠盐9 428400差34. 5 间羟基-N、N -二乙基苯胺27 0988～ 9400差24 以间胺基苯磺酸合成为例 ○ NO2 原料 SO3发 烟硫酸 ○ NO2 SO3H Fe ○ NH2 SO3H 染料中间体合成的数量及纯度监测的方法为 ○ NH2 SO3H Na2CO3○ NH2 SO3Na 11 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 ○ SO3Na N N ○ SO3Na 3 化工厂原废水处理工艺流程存在的问题 化工厂原废水处理工艺流程见图 1。 全厂混合综合废水储水池 2 个加碱中和三效蒸发设备 喷淋设备 投加活性炭 反应池 2 个※排水 图 1 废水处理工艺流程 上述工艺处理时, 三效蒸发设备的出水 CODCr值 为1 300～ 1 500 mg L , 该废水的可生化性较差 , 还含 有有毒有害的物质 ,若将其放置在空气中 ,易被快速 氧化, 废水颜色变为浅红色 ,该现象说明废水中仍含 有一定数量的有机物 ,即废水的污染性较为严重。鉴 于该废水组成成分的复杂性及不稳定性 ,原废水处理 工艺在反应池投加活性炭作为全厂废水处理的最后 工序 ,以确保全厂排放的废水达到国家排放标准。由 于废水中的污染物质较多 , 致使活性炭的投加量较 多,使该厂废水处理的运行费用较高。 另外, 在间胺基苯磺酸和苯胺二 、五双磺酸单钠 盐的合成过程中需投加浓酸作为反应物 ,导致混合综 合废水的酸性较强, 工程中采用价格较便宜的生石灰 作为中和处理的碱剂 ,结果大量的钙离子被带入三效 蒸发设备 , 导致设备内部结垢严重, 致使蒸发效果 变差 。 此外, 由于废水的含盐量较高, 在蒸发过程中形 成颗粒较大的盐粒, 也易使三效蒸发设备严重堵塞 。 4 试验研究 针对化工厂废水处理存在的实际问题及废水的 综合性质, 经多方面的研究和试验测试 , 认为在三效 蒸发设备前若加入预处理设施 ,即 S 系列电解设备进 行前处理, 可有效地解决三效蒸发设备堵塞 、 改善蒸 发后的废水的化学组成, 和能降低反应池活性炭投加 量等问题 。 S 系列电解设备是一个连续的自动净化过程。 是以物理和电化学的电解 、 电离为基本原理研制的废 水净化系统。该系统将污水处理过程中的中和、氧 化、 絮凝、气浮 、 沉淀等过程, 在 20 min 或更短的时间 内,快速地完成 ,并且处理效果显著 ,可有效地分离油 脂、 乳化液 、 重金属和有机物, 成功地运用于多种行业 的废水处理 。该系统的处理过程中可以自动控制 pH 值、 电导率 、 出水水质 ,且处理过程中不需要特殊的化 学药品,污泥产生量很少。该设备操作简单 ,维护简 便、 维护费用低 。 该设备由电解柜 、 加药罐、盐液罐、控制柜、直流 电源组成。反应器由 3 部分组成 ,即阳极为合成铝、 阴极为不锈钢和支撑板组成。 4. 1 S 系列电解设备电解混合废水 按照厂方的要求 ,希望在废水处理工程实施中尽 可能地减少运行成本 ,尽量减少某些化学药剂的投加 量,故在S 系列电解设备电解混合废水试验研究时采 用不加絮凝剂。 在试验研究中, 用NaOH 中和调节综合混合废水 的 pH ,一般调至 pH 在 6. 3 ～ 6. 5 之间 , 此时废水的 CODCr为13 894 mg L ,废水的电导率为20 000 μ s cm 左 右。试验研究的工艺流程见图 2。 综合混合废水※NaOH 中和 ※S 系列电解设备 ※蒸发 ※出水 图 2 试验工艺流程 试验 研 究 的 数 据 见 表 2, 试 验 水 样 CODCr 13 489 mg L, 电压 10 V,电流 20A。 表 2 S 系列电解设备电解综合混合废水试验数据 电解时间 min 电解后 CODCr mgL- 1 蒸发后 CODCr mgL- 1 CODCr 去除率 310 43832097. 7 69 96129197. 9 98 72227598. 0 127 76526398. 1 经电解前处理 ,废水的化学性能得到改善, 一部 分高分子有机物质随污泥排出系统 ,一部分高分子有 机物质被氧化分解为小分子的有机物质 ,从而提高了 三效蒸发设备的去除效率 ,使三效蒸发设备蒸发后的 废水 CODCr值大幅度降低 , 与未经前处理的废水 CODCr值相比, 降低了 77. 1～ 81. 2。活性炭处理 达标排放的投入量比未经电解前处理的投入量减少 了 80, 从而使运行费用得到降低。试验电解时间 与CODCr去除率的关系见图 3。 4. 2 降低三效蒸发设备结垢试验 全厂混合综合废水由于酸性极强 ,水量较大, 工 程上采用价格较便宜的生石灰作碱剂,以达到中和废 水的目的。但生石灰的加入引起了蒸发设备的严重 结垢 ,一般蒸发处理前废水的含钙3 000 mg L, 未经电 解前处理, 蒸发后废水的含钙为3 mg L , 从蒸发前后 对钙离子的监测可知 ,大量的钙离子将存留在三效蒸 12 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 图 3 电解时间与 CODCr去除率的关系 发设备内,导致蒸发设备的结垢 。为解决该种问题, 向废水中加入定量的 Na2CO3,使 Ca 2和 CO2- 3结合生 成 CaCO3, 沉淀物将随中和产生的废渣从废水中 排出 。 用生石灰中和全厂混合综合废水, 当 pH 值为 6 时 ,废水的 CODCr为14 012 mg L, 此阶段的试验分 2 种情况进行 1 先中和废水 pH 值, 并在中和过程中加入 Na2CO3,再进行电解处理 。试验数据见表 3, 水样中 CODCr14 012 mg L ,[ Ca 2] 2 800 mg L 。 表 3 钙离子去除试验 1 数据 电解前 加入 Na2CO3 gL- 1 加入Na2CO3后 CODCr mgL- 1 电解 时间 min 电解后 CODCr mgL - 1 [ Ca2 ] mgL- 1 0 . 511 44539 0181 360 2 先中和废水 ,然后电解废水 ,再加入 Na2CO3。 试验数据见表 4。水样中 CODCr14 012mg L, [ Ca 2] 2 800 mg L 。 表 4 钙离子去除试验 2 数据 电解时间 min 电解后CODCr mgL- 1 加入 Na2CO3 gL- 1 [ Ca2] mgL - 1 39 9740. 251 045 试验表明采用工艺 2 ,Ca 2浓度去除效果较好。 由于电解处理可去除部分 Ca 2 , 余下的 Ca 2 可用 Na2CO3处理,此方法既降低了 Na2CO3投加量 , 又对 Ca 2去除效果较好 。 4. 3 废水的单独处理 为提高废水中 Ca 2的去除率, 减少蒸发设备带 入Ca 2含量, 也可根据全厂主要 3 股染料中间体废 水各自的化学性质 ,先进行分组单独处理 ,再进行综 合处理。 由于间羟基- N 、 N-二乙基苯胺的废水偏碱性 ,pH 值8 ～ 9,间胺基苯磺酸的废水偏酸性 ,pH 值 2 左右, 且间羟基- N 、N-二乙基苯胺的废水的水量 24 m 3 d 略间胺基苯磺酸的废水的水量 16. 8 m 3 d , 若将 2 股废水混合后 , 废水呈棕 色, pH 5, 电导率 10 000 μ s cm ,故可将该2 股废水直接进行电解处理, 不需加入碱剂中和 ,试验处理的数据见表 5, 电解参 数为 3 min,10 V,30 A。 表 5 2 股废水直接进行电解处理的试验数据 水样CODCr mgL- 1pH 间羟基 -N、N-二乙基苯胺和间胺基苯 磺酸混合水样 37 5855 电解处理后废水26 7046 上述试验由于混合水样的 CODCr浓度较高 ,故电 解后 CODCr的去除率有所提高, 同时电解设备由于电 解废水水量的减少, 其投资费用与综合废水电解处理 相比减少 40。 对于苯胺二 、 五双磺酸单钠盐废水 ,由于该股废 水的酸性极强, 故将其进行单独中和处理 ,中和后形 成的大量沉积物经浓缩后可出售, 而水中的 Ca 2可 通过电解和加入 Na2CO3进一步去除 。这种处理方法 既降低了中和反应的处理设施, 又能提高 Ca 2的去 除效果。 经单独处理后的废水与厂内其他生产废水混合 后进行三效蒸发处理 。 单独处理主要染料中间体废水的方法可使废水 处理的改造投资费用降低 ,但活性炭投加量与综合混 合废水集中处理相比提高了 20。 5 试验研究的结论 1 化工厂综合混合废水经电解前处理后 ,三效 蒸发设备处理出水的 CODCr去除率提高了 75以上, 即三效蒸发效率得到提高 ,并使后续的活性炭处理的 投加量减少 ,从而节省了废水处理的运行费用 。 2 化工厂综合混合废水先电解处理 , 再加入 Na2CO3可使中和带入系统的 Ca 2得到有效的去除, 减轻了三效蒸发设备结垢的现象。 3 单独处理化工厂主要染料合成中间体废水, 可使废水处理改造费用大幅度降低 。 作者通讯处 李颖 100044 北京西城区展览路 1 号 北京建筑工程 学院城建系环境工程教研室 电话 010 88386461 2003- 04-10 收稿 13 环 境 工 程 2004年 2 月第22 卷第1 期 RESEARCH DEVELOPMENT AND TENDS OF HIGH EFFICIENT ANAEROBIC REACTORS He Liansheng et al7 Abstract In this paper, the development of efficient anaerobic bioreactors is reviewed. Principles, characteristics and application research situations of upflow anaerobic sludge blanket UASBreactor, expanded granular sludge blanket EGSBreactor and internal cyclic reactor IC are introduced. Through analysis, the future research emphasis in China should be put on the third generation anaerobic reactors. Keywords efficient anaerobic bioreactor, UASB, EGSB and IC STUDY ONDEGRADATION OF DYESTUFF INTERMEDIATE WASTEWATERLi Ying et al 11 Abstract After the pre -treatment of electrolysis and evaporation of all dyestuff intermediate wastewater, the removal of CODCrcan be increased by more than 75 than the wastewater treated only by evaporation, whichmakes the dosage of activated carbon for follaw-up treatment be decreased by nearly 80. The operation cost of allwastewater is reduced greatly. Keywords dyestuff intermediate, electrolysis and pre -treatment A NEW OF TREATING Ni -W ALLOY ELECTROPLATING ORGANIC WASTEWATER Chen Xuqun et al 14 Abstract In this paper, a new for the treatment of electroplating organic wastewater containing Ni-W alloys has been applied in the oxido -flocculation reactor OFR which was developed ourselves, and the original technology of treating electroplating wastewater was reed by diffluent disposal. The result of running the wastewater treatment process shows that this treatment technology has some advantages, such as low capital investment and operating costs, high treatment efficiency, stable operation. The effluent quality can fully meet the emission standard. Keywords OFR, Ni -W alloy electroplating organic wastewater andwastewater treatment DESIGN OF LEACHATE TREATMENT SYSTEM FOR SANITARY LANDFILL SunDong et al 16 Abstract This paper introduces several important and difficult counting parameters for the design of the disposal system of leachate in a landfill as well as disposal techniques and results of leachates of a few typical landfills at home and abroad and then proposes some suggestions on the basis of which. Keywords domestic refuse, sanitary landfill, disposal of leachate, parameter calculation and engineering design EFFECTS OF NaCl SALINITY ON ACTIVATED SLUDGE TREATMENT SYSTEM Cui Youwei et al 19 Abstract This study was initiated to treat saline sewage resulting from use of seawater for toilets by SBR process and to determine the NaCl salinity effects on the activated sludge treatment system. Experiments were conducted under various salt -loading conditions to investigate such as treatment culture, organic matter removal, sludge settling characteristics and the rule of DO varying with time. The study found that high salinity inhibited the microbial growth and decrease organic matter degrading velocity and removal efficiency while microbial respiration and cell lysis were strengthened. Keywords use of seawater for ing toilets, activated sludge, saline sewage and salinity PROGRESS IN RESEARCH ON TREATING URBAN SEWAGE BY HIGH RATE BIOFILTER Bukuru G ODEFROID et al 22 Abstract A pilot study of a high -rate biofilter was conducted at a sewage treatment plant with wastewater having a BOD5of 118 mg L. Hydraulic loading did significantly affect removals over a range of 10～ 26 m3 m2d. Under H. L. 10 m3 m2d operating conditions the reactor 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 22,No. 1, February , 2004