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【废水设计方案】钴酞菁染料生产废水的电解处理

发布时间:2016-07-28 来源:本站 浏览次数:0

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钴酞菁染料生产废水的电解处理

前言 

  某染料化工厂年产钴酞菁类染料500t,在生产过程中排放钴酞菁水洗废水、染料水洗废水及各车间的工艺冲洗废水。废水中含有多种染料中间体及大量无机原料,其中最主要的成分为N-N二甲基丙二胺和钻离子。该废水具有污染物浓度大、色度高、可生化性差等特点,在研究过程中,对混和废水进行了多次试验,包括电解气浮法、化学氧化法、活性炭吸附法、好氧生化法、混凝沉淀法等。试验结果表明采用电解法对钻酞青废水进行预处理有明显效果,主要表现在CODcr大幅度下降,BOD5与CODcr的质量比从0.05上升到0.33,提高了废水的可生化性。经过工程实践证明,运用电解法对钴酞菁废水进行预处理,在后续工段采用生化、物化处理,可使该废水经处理后达到国家二级排放标准。 

1 废水的水质、水量及排放标准 

1.1 废水的水质、水量
  钴酞菁混合废水的水质、水量见表1。 


钴酞菁混合废水的水质、水量

总水量/(t·d-1)

pH

CODcr/(mg·L-1)

BOD5/(mg·L-1)

Co2+/(mg·L-1)

SS/(mg·L-1)

色度/倍

120

11

7000~12000

432

311

627

1500

1.2 废水的排放标准
  废水处理要求达到GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中二级标准,标准值见表2。 

钴酞菁混合废水的二级排放标准

pH

CODcr/(mg·L-1)

BOD5/(mg·L-1)

Co2+/(mg·L-1)

SS/(mg·L-1)

色度/倍

6~9

≤200

≤60

≤1

≤150

<80

2 废水处理工艺及电解机理 

2.1 废水处理工艺流程
  根据废水的污染物性质,确定废水的处理工艺流程见图1。 

2.2 电解处理机理
  电解的主体装置为电解池,池内有一组相隔一定间距的平行电极片。当相邻两块电极接到直流电的正、负极时,每两块极板间就形成了一个小的电解池。其处理废水的原理为在极板间发生的氧化还原反应产生电解断键、电解凝聚气浮及沉降三种作用。以可溶性的铁电极为例,电解池中发生的氧化还原反应如下:
  阳极:Fe-2e→Fe2+
  阴极:2H++2e→H2↑
  Fe2+与OH-及空气接触后进一步发生反应,生成活性较强的絮凝剂Fe(OH)2、Fe(OH)3,而在阴极生成的氢气泡细小密度低,由于两者之间的粘附作用,故生成的絮体大,密度小,染料颗粒易于上浮分离。
  电解断键作用是电极次生反应所产生的,次生反应非常复杂,其最主要的阳极反应为:
  4OH--4e→O2+2H2O
  阴极反应为发色基因“-N=N-”得到电子打开双键而被破坏,可使染料废水明显脱色,同时染料分子断链变成了较小的分子,断链后的产物和一些中间体被处理成较易生化的物质,从而大大地提高了废水的可生化性。
2.3 工艺流程说明
  染料水洗废水、钴酞菁水洗废水经管道收集直接自流入中和反应池,中和反应池上安装混凝剂投加装置及搅拌装置,经调整pH值后,用泵将废水打入斜管沉淀池,出水自流入电解气浮池。
  电解气浮池将对大分子污染物和难降解物质进行氧化还原反应,大幅度提高废水的可生化性,处理后的废水排入混合池。
  其他废水直接由管道流入混合池,经调质混合后进入接触氧化池中进行生化处理,生化处理后的废水流入气浮池,经固液分离后,出水达标排放。
  斜管沉淀池及气浮池产生的污泥定期排入污泥浓缩池,经浓缩调质后的污泥打入压滤机,污泥经压滤后送交危险废物处置中心处置。 

3 主要设计参数 

  ①中和池:钢筋混凝土结构,地下式,玻璃钢防腐,L×B×H=6.0m×4.0m×3.0m,有效容积65m3,池内设加酸、加混凝剂装置。采用BLD12-17-4型搅拌装置,搅拌速度为80r/min。
  ②混合池:钢筋混凝土结构,地下式,L×B×H=4.0m×6.0m×3.0m,有效容积65m3,带空气搅拌系统。
  ③斜管沉淀池:钢结构,防腐,L×B×H=3.0m×2.0m×3.2m,水力负荷1.0m3/(m2·h),池底设排泥管和放空管。
  ④电解气浮池:钢结构,120A型,电极板为复合钛板,电流密度为10A/m2。
  ⑤接触氧化池:钢结构,防腐,有效容积80m3,池内设曝气装置,容积负荷为1.0kg[CODcr]/(m3·d)。
  ⑥气浮系统:包括气浮池、溶气罐及自控系统,钢结构,负荷为5.0m3/h。 

4 处理效果及主要技术经济指标 

4.1 处理效果
  各处理单元的进、出水水质实测平均值见表3。
4.2 主要技术经济指标 

进、出水水质监测平均值

项目

pH

CODcr/(mg·L-1)

BOD5/(mg·L-1)

Co2+/(mg·L-1)

SS/(mg·L-1)

色度/倍

进水

11

7100

432

221

627

1122

斜管沉淀池出水

7.5

2500

189

1

220

210

电解气浮池出水

7.5

1020

390

1

220

18

接触氧化池出水

7.5

340

82

1

200

102

气浮池出水

7.5

187

45

0.8

120

53

  废水处理的技术经济指标为总投资50万元,每立方米废水的药剂费为2.5元,电耗为0.7kWh,处理成本为3.8元。 

5 小结 

  ①运行结果表明,采用电解工艺处理高浓度钴酞菁染料生产废水是可行的,提高了废水的可生化性,为后续生物处理创造了有利条件。
  ②采用电解加生化工艺处理该废水,其出水水质达到GB8978-1996《污水综合排放标准》表4中二级排放标准。
  ③该处理工艺适用于中、小型钴酞菁染料生产企业的废水处理。 

 


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