UASB+A/O-HBR工藝處理制革廢水工程實(shí)例

劉 興

（蘇州淡林環(huán)境科技有限公司， 江蘇 蘇州 215000）

0 引言

皮革制造加工過程中需要添加等多種化工原料和助劑，加上原料利用率只有20%左右，形成的污染物或副產(chǎn)品導(dǎo)致制革廢水的成分相當(dāng)復(fù)雜，主要含有酸、堿、染料、硫化物、鉻、NH3-N、油脂等多種物質(zhì)，加上廢水水質(zhì)水量波動(dòng)大、污染物濃度高的特點(diǎn)，使得該廢水已成為了輕工業(yè)的重大污染源之一[1-3]。

浙江某制革企業(yè)，其排放的生產(chǎn)廢水主要來自片皮洗滌以及浸酸鞣制等產(chǎn)線，基于綜合排放廢水的水量水質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合類似制革廢水處理技術(shù)，本工程針對(duì)性的設(shè)計(jì)了以UASB+A/O-HBR為主體的生化組合處理工藝，經(jīng)工程調(diào)試、運(yùn)行評(píng)估了該工藝對(duì)廢水的處理效果，并介紹了工藝中各主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)和工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等情況。

1 廢水水量與水質(zhì)

1.1 廢水來源與水質(zhì)

制革廢水主要來自制革生產(chǎn)的濕操作準(zhǔn)備工段和鞣制工段，主要由脫脂廢水、浸灰脫毛廢水、鉻鞣廢水、加脂染色廢水和各工序洗滌廢水等5部分組成，其中脫脂廢水、浸灰脫毛廢水和鉻鞣廢水3種廢水盡管只約占總廢水量的50%，但卻包含了廢水中的絕大部分的污染物[1-3]。

本工程處理對(duì)象是企業(yè)對(duì)生產(chǎn)工序中重點(diǎn)污染源廢水（如鉻鞣廢水等）進(jìn)行單獨(dú)收集處理后再與其他來自生產(chǎn)線、設(shè)備及地面沖洗水和部分生活污水進(jìn)行混合形成的綜合廢水，其具有較高濃度的有機(jī)物、硫化物、懸浮物，并具有一定的毒性，廢水總量為270 m3/d。工藝設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)mg·L-1

1.2 廢水特性

制革廢水總的特點(diǎn)是成分復(fù)雜、色度深、水質(zhì)水量波動(dòng)大、污泥負(fù)荷重、懸浮物多、耗氧量高，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①水質(zhì)水量波動(dòng)大；②污染負(fù)荷重；③可生化性較好；④懸浮物濃度高，易腐敗，產(chǎn)生污泥量大；⑤廢水含硫化物和鉻等無機(jī)有毒化合物。

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝選擇依據(jù)

制革廢水的成分相當(dāng)復(fù)雜，在制革過程中脫毛、浸灰工段產(chǎn)生的含硫廢水和脫灰軟化工段產(chǎn)生的NH3-N廢水，對(duì)整個(gè)廢水處理非常不利，如果采用單獨(dú)的生化法處理，硫化物、鉻、NH3-N，高濃度的鹽會(huì)對(duì)生化處理產(chǎn)生抑制作用或毒性作用[4-5]，因此，在制革廢水處理中，應(yīng)采用物化與生化、一級(jí)處理和二級(jí)相結(jié)合的處理原則[6]。

2.2 工藝流程

由表1可以看出，綜合廢水生化性較好，ρ（BOD）/ρ（COD） ＞ 0.3，屬于高濃度可生化性有機(jī)廢水，另外，NH3-N，SS濃度較高，且含有一定量的重金屬離子，針對(duì)廢水水質(zhì)特點(diǎn)，本工程設(shè)計(jì)采用UASB+A/O-HBR為主體的組合生化工藝，結(jié)合堿性條件下的混、絮凝預(yù)處理措施對(duì)該廢水進(jìn)行處理，工藝流程見圖1。

圖1 廢水工藝流程

2.3 工藝說明

各工段廢水首先進(jìn)入設(shè)有穿孔曝氣攪拌系統(tǒng)調(diào)節(jié)池，進(jìn)行勻質(zhì)、勻量，然后經(jīng)提升泵提升到pH值調(diào)整槽，通過投加Ca(OH)2沉淀去除硫化物，同時(shí)降低一部分廢水中的COD和NH3-N，廢水自流進(jìn)入混、絮凝槽，通過投加PAC及PAM，使廢水中的固體顆粒凝聚成較大的絮體，在初沉池得到去除；上清液自流進(jìn)入中和池，通過投加H2SO4調(diào)節(jié)廢水pH值至中性后進(jìn)入設(shè)有蒸汽盤管的中間水池，通過蒸汽將廢水溫度提高到35℃，為后續(xù)UASB厭氧微生物保持活性提供條件。

中間水池內(nèi)廢水由泵提升進(jìn)入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器，UASB采用了滯留型厭氧生物處理技術(shù)，利用厭氧微生物在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機(jī)物作為受氫體，改善可生化性，提供高的去除率[7-8]；然后，廢水自UASB上部自流進(jìn)入兼具A/O，SND，短程硝化反硝化的功能的前置反硝化的多泥混合A/O-HBR高效生物組合單元，有效實(shí)現(xiàn)COD和NH3-N的降解去除。含有污泥的廢水自流進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，上清液即可達(dá)標(biāo)排放，底部污泥排入污泥池，脫水后的泥餅委外處理。

2.4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

工藝主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

表2 主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)

3 調(diào)試與運(yùn)行效果

3.1 系統(tǒng)調(diào)試

該工藝調(diào)試主要是生化系統(tǒng)的調(diào)試，而關(guān)鍵是UASB厭氧系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行。

（1）UASB 系統(tǒng)

接種污泥量對(duì)系統(tǒng)的啟動(dòng)具有較大影響[7]，本工程采用某工業(yè)區(qū)污水處理廠的絮狀厭氧污泥，控制接種污泥量在15kg/m3。在系統(tǒng)啟動(dòng)初期，控制厭氧反應(yīng)器內(nèi)容積負(fù)荷不超過0.5 kg/(m3·d)，控制厭氧進(jìn)水pH值為中性，水溫35 ℃，ρ（COD）/ρ（SO42-）＞ 3.3[7]，通過調(diào)整進(jìn)水水量及COD濃度，逐漸提高負(fù)荷，每次提高幅度不超過20%，經(jīng)過為期1個(gè)月的提負(fù)運(yùn)行，系統(tǒng)負(fù)荷達(dá)到2.2 kg/(m3.d)，對(duì)COD的去除率穩(wěn)定在60%以上，厭氧系統(tǒng)啟動(dòng)完成，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。

（2）好氧系統(tǒng)

接種某工業(yè)區(qū)污水處理廠的好氧污泥，接種污泥含水率85%，接種污泥量15 t。投加污泥后，悶曝2 d，待污泥恢復(fù)活性后進(jìn)入正式馴化階段?？刂艫/O-HBR缺氧池ρ(DO)在0.5 mg/L，進(jìn)水COD質(zhì)量濃度在500 mg/L以下；開啟A/O-HBR好氧池的曝氣系統(tǒng)，控制DO質(zhì)量濃度在2～4 mg/L，逐步提高進(jìn)水流量和進(jìn)水濃度，并根據(jù)情況在生化池中適當(dāng)投加葡糖營(yíng)養(yǎng)劑，以改善廢水水質(zhì)，利于活性污泥生長(zhǎng)。根據(jù)水質(zhì)水量情況調(diào)節(jié)污泥回流量，并定期排放剩余污泥。期間各單元運(yùn)行效果見圖2。

3.2 系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行效果

圖2 系統(tǒng)各單元運(yùn)行效果

接種污泥完成馴化后，廢水處理系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。為了檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行效果，在調(diào)節(jié)池、中間水池、UASB出水口及二沉池出水口設(shè)置取樣點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)。其運(yùn)行穩(wěn)定期間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平均值見表3。

從表3可知，UASB+A/O-HBR為主體的組合生化工藝處理制革廢水，可有效的去除廢水中的COD，BOD，NH3-N，SS，SO42-， 其中有機(jī)污染物總?cè)コ史€(wěn)定在88%以上，出水水質(zhì)優(yōu)于GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行期間，雖原水水質(zhì)頻繁波動(dòng)，但系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，說明系統(tǒng)具有良好的抗沖擊負(fù)荷性能。

表3 系統(tǒng)各單元運(yùn)行效果mg·L-1

4 經(jīng)濟(jì)分析

該工程總投資185.75萬元，其中工程直接費(fèi)144.9萬元。

該工程日耗電量為28.4 kW·h，電費(fèi)按0.8元/kW·h計(jì)算，則日耗電費(fèi)545.28元；污水含工作人員4人，人均工資為2 000元/月，則人工費(fèi)為266元/d；系統(tǒng)運(yùn)行過程中，藥劑費(fèi)為216元/d，則直接運(yùn)行費(fèi)為1 027.9元/d，折合成水運(yùn)行費(fèi)用為3.8元/t。

5 結(jié)論

（1）工程運(yùn)行效果表明，采用UASB+A/O-HBR為主體的組合生化工藝處理制革廢水是可行的，其工藝流程具有出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、能耗以及工程造價(jià)低等技術(shù)特點(diǎn)，出水水質(zhì)優(yōu)于GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）生化系統(tǒng)的管理與調(diào)控是工藝能否穩(wěn)定運(yùn)行的重點(diǎn)所在，但由于制革廢水水質(zhì)波動(dòng)大，NH3-N，COD濃度高且含有一定量的重金屬及SO42-，應(yīng)當(dāng)充分重視調(diào)節(jié)池以及預(yù)處理在系統(tǒng)中發(fā)揮的作用，以免對(duì)后續(xù)工藝的運(yùn)行造成不利影響。在系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行過程中，要嚴(yán)格控制進(jìn)水條件，有組織有計(jì)劃的逐步增加負(fù)荷。