制革廢水多段A/O處理技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng)用

鄒 燦

（江西維清環(huán)境工程有限公司，江西 南昌 330000）

在“十二五”出臺后，我國水污染標準中增加了“氨氮”作為?？刂笜?，并對工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及生活廢水中氨氮的排放總量做出了全新的要求。制革行業(yè)主要是對牲畜皮革進行生產(chǎn)加工，牲畜的生皮具有不穩(wěn)定性，極易出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，而經(jīng)過制革工藝轉(zhuǎn)化后，便可成為穩(wěn)定的材料，應(yīng)用于人類日常生活中的各個領(lǐng)域[1]。同時，皮革行業(yè)的發(fā)展也為人們帶來了更多的商機，有效推動了社會的發(fā)展。但是制革行業(yè)的大力發(fā)展也為我國生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的煩惱。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，我國每年制革行業(yè)會產(chǎn)生1.49 t的氨氮排放，如果沒有進行良好的處理，流入到生態(tài)環(huán)境中，會造成大量的水環(huán)境污染，進而影響人們的正常生活。因此，只有積極引入多段A/O廢水處理技術(shù)，才能更好的實現(xiàn)制革廢水的處理。

1 制革廢水處理新技術(shù)應(yīng)用的意義

隨著我國制革產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模也不斷擴大，同時生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水量也越來越多，污染物排放影響也越來越嚴重。在我國現(xiàn)階段國情發(fā)展的背景下，制革企業(yè)想要持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，就必須做到環(huán)境與經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，創(chuàng)新廢水治理工藝，只有這樣才能滿足經(jīng)濟健康發(fā)展需求，促進生態(tài)與工業(yè)的有序發(fā)展[2]。就當前的環(huán)境狀態(tài)來看，我國對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了全面調(diào)整，重點對制革行業(yè)提出了全新的要求，強化制革生產(chǎn)廢水的分流分治理念，加強污水排放量和排放濃度的控制，同時做好制革生產(chǎn)固體廢物處理，嚴格杜絕惡臭污染物流入生態(tài)環(huán)境。

2 制革廢水的特點和污染來源

2.1 特點

在皮革制造業(yè)領(lǐng)域，制革生產(chǎn)會產(chǎn)生許多副產(chǎn)物，如皮革廢料、制革廢水和廢氣等，這些副產(chǎn)物對生態(tài)環(huán)境具有嚴重的影響。其中，制革廢水的污染對生態(tài)環(huán)境的影響最為嚴重，主要原因是在制革生產(chǎn)活動中會產(chǎn)生大量的廢水，每加工1 t牛皮就會產(chǎn)生40～75 m3制革廢水；其次，制革廢水的成分十分復(fù)雜，其中包含多種有機物、無機物等有毒物質(zhì)，大約每公斤皮革生產(chǎn)就會添加300 kg化學(xué)元素，含有大量的金屬有害元素；最后，制革廢水還具有較強的流動性，比固態(tài)廢物更容易擴散，對公共衛(wèi)生與生態(tài)環(huán)境會造成巨大的危害。制革廢水的產(chǎn)生主要是由各個生產(chǎn)工序所產(chǎn)生的廢水匯集而成，由于加工的原料和藥劑種類較多，加工工藝復(fù)雜，因此制革廢水具有復(fù)雜的特性。只有全面了解制革生產(chǎn)的各道工序，才能更好的選擇廢水處理手段，實現(xiàn)良好的制革廢水處理效果[3-4]。

2.2 制革廢水污染物來源

制革工業(yè)生產(chǎn)活動的原材料主要為動物的生皮，經(jīng)過復(fù)雜的加工技術(shù)以及化學(xué)制劑的處理，從而生成穩(wěn)定的皮制品，同事伴隨產(chǎn)生大量的廢物污染物。在制革生產(chǎn)中，水和化學(xué)原料是主要消耗材料，同時在生產(chǎn)過程中還會存在一些化學(xué)材料反應(yīng)不充分的情況，進而流入并污染水資源。此外在制革過程中，動物生皮中含有大量的脂肪、蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)，處理后溶于水中也會使廢水成分更加復(fù)雜。

一般制革企業(yè)在皮革生產(chǎn)過程中，主要分為三個階段：準備階段、鞣制階段與整飾階段。在制革準備階段，一般需要對動物毛皮進行清洗、脫毛、取肉以及修邊和軟化，這一系列的工作中會傳輸濃度較高的COD，同時也會出現(xiàn)大量的硫化物融于水中，使廢水呈現(xiàn)堿性。在生皮浸水清洗過程中，皮上的血漬、塵土、糞便等雜物流入水中，而脫毛過程需要在堿性條件下進行，這時皮毛內(nèi)的脂肪和蛋白質(zhì)就會融入水中。

鞣制階段一般包括浸酸、鞣制、中和等三道工序，其中會使用大量的甲酸和硫酸溶液，同時也會流入到廢水中，因此鞣制階段的廢水具有較高的酸度。

此外，在整飾階段也包含兩個階段，整飾階段包括中和、染色以及加脂，其中需要添加Na HCO3、NH4HCO3等化學(xué)制劑，因此會造成廢水污染。

3 制革廢水中的有害污染物

制革廢水的成分復(fù)雜，包含多種類型的污染物質(zhì)。動物原皮在加工過程中會應(yīng)用到多種化學(xué)原料，同時產(chǎn)生大量的原料殘留和污染物質(zhì)。

3.1 重金屬鉻

制革過程會應(yīng)用到鉻、明礬以及硫酸鉻去除皮革中的蛋白質(zhì)，鉻對環(huán)境的直接影響比較小，同時也是人體脂肪代謝所需的微量元素。但是在廢水中，鉻很可能會轉(zhuǎn)化為Cr（Ⅵ），該物質(zhì)具有嚴重的致癌性，人體吸入會提高肺癌的發(fā)生風(fēng)險，皮膚接觸也會發(fā)生潰爛和皮疹，對人體健康具有嚴重的損傷。

3.2 硫化物

制革過程還會用到硫酸鹽等化合物，進而產(chǎn)生大量的硫化物，硫化物在厭氧條件下的pH為5～9左右，會被還原成H2S，作為一種有毒氣體會影響人的神經(jīng)系統(tǒng)，對人體造成巨大的傷害。

3.3 氨氮

制革廢水中還會含有大量的氨氮，主要來源為生皮加工中的有機氮化合物，比如脫毛過程中的角質(zhì)蛋白。另外，在制革生產(chǎn)中還會使用多種銨鹽，從而生成氨氮和液氨，廢水中的氨氮會消耗大量的溶解氧，這會導(dǎo)致水體溶解氧不足，最終造成水生物死亡[5-7]。

4 制革廢水多段A/O處理工藝可行性分析

4.1 多段A/O具有去除氨氮和總氮的作用

多段A/O在分段進水后，可加強反硝化的作用，在理想狀態(tài)中，如果A/O系統(tǒng)進水中不含有NO2--N與NO3--N，那么消化液回流以及污泥回流中含有的NO2--N與NO3--N在第一段A/O系統(tǒng)中就能夠?qū)崿F(xiàn)完全反硝化，在進入各級污泥中的NH4+-N在O區(qū)實現(xiàn)完全硝化，從而實現(xiàn)氮素質(zhì)量平衡。以四段A/O處理工藝為例，進水流量的比例分配α=25%，R=50%，不設(shè)消化液回流（r=0）的條件下，系統(tǒng)的理論脫氮率最高可達87.5%＞84%。由此可見，多段A/O處理工藝能夠?qū)崿F(xiàn)良好的氨氮和總氮處理去除效果。

4.2 多段A/O處理技術(shù)具有良好的可靠性

在實際應(yīng)用中，多段A/O系統(tǒng)的分段進水能夠?qū)μ荚催M行良好的分配，一般不需要再次進行碳源補充，就可以實現(xiàn)良好的反硝化作用，有效降低了污水處理的實際成本；其次，多段A/O系統(tǒng)的進水流量調(diào)節(jié)以及反應(yīng)區(qū)的改變，可有效抵抗進水沖擊產(chǎn)生的負荷以及適應(yīng)季節(jié)性溫度變化；第三，多段A/O系統(tǒng)可以實現(xiàn)缺氧和好氧的交替運行，限制了活性污泥對氧的溶解，抑制好氧菌的滋生，從而實現(xiàn)便捷的管理效果。最后，多段A/O系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)前置反硝化具有更高的工藝水平，在同等情況下縮小了池容，節(jié)約了基建成本。

5 制革廢水多段A/O處理工藝應(yīng)用

相比于傳統(tǒng)的反硝化工藝，多段A/O處理技術(shù)是一種全新的高效污水凈化技術(shù)。通過將多個結(jié)構(gòu)的A/O單元串聯(lián)在一起，將進水按照流量比例進行分配，廢水中的有機碳在缺氧區(qū)進行反硝化反應(yīng)，同時好氧區(qū)將氨氮進行良好的硝化處理，使其以鹽酸鹽氮的形式進入A/O的缺氧區(qū)，作為反硝化細菌的能量來源，系統(tǒng)的脫氮在多段A/O區(qū)域得以實現(xiàn)。

在相同的環(huán)境下，多段A/O處理工藝能夠有效實現(xiàn)節(jié)約池容效果，而在實際的污水處理中可以看出，多段A/O技術(shù)相比于傳統(tǒng)的A/O技術(shù)可以縮減20%，并且對氮的去除效果更加理想。經(jīng)過對制革污水處理廠中應(yīng)用多段A/O工藝實踐來看，經(jīng)過18個月的數(shù)據(jù)分析來看，廢水中氮元素和BOD的去除比分別為76%～85%與82%～86%。

多段A/O去除工藝在氮元素的處理中有著顯著的效果。但是對于傳統(tǒng)工藝來說，雖然A/O、A2/O、UCT等工藝都可以實現(xiàn)氮處理，但是這些工藝都需要投入大量的外碳源以及消化液，同時還需要應(yīng)用硝化細菌以及加堿劑的投入，大大增加了廢水處理成本。而多段A/O去除工藝可以實現(xiàn)反硝化作用，大大節(jié)約了碳源消耗，并且可調(diào)節(jié)進水流量，避免了消化液回流的問題。因此，多段A/O去除工藝的應(yīng)用有效降低了廢水處理成本，同時也可有效去除廢水中的污染元素，結(jié)合多段A/O工藝的優(yōu)勢來看，其在未來工業(yè)發(fā)展中具有較大的優(yōu)勢[8]。

另外，含有金屬鉻和硫物質(zhì)的廢水直接進入A/O系統(tǒng)會導(dǎo)致設(shè)備損壞，并且由于各時段的污水排放量波動較大，如果直接進入處理單元，還會造成巨大的沖擊負荷，也不利于運行管理[9]。同時各時段的廢水污染物濃度波動也比較大，很難使生化處理系統(tǒng)發(fā)揮出良好的作用。為此，通過多段A/O處理技術(shù)，在污水處理設(shè)施前設(shè)置格柵或濾網(wǎng)能夠去除漂浮物或大型懸浮物質(zhì)，泥沙等無機顆粒的去除則采用沉砂池，考慮到含鉻及含硫廢水的含沙量并不大，可設(shè)置預(yù)沉池，將泥沙和懸浮物質(zhì)一并去除。此外，還可設(shè)置調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水量，均衡水質(zhì)，為后續(xù)處理單元特別是生化處理創(chuàng)造良好的進水條件。

6 結(jié)論

綜上所述，隨著我國制革工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)生的廢水流量以及濃度也不斷增加，給我國水環(huán)境治理帶來了巨大的壓力。為了有效緩解這一問題，必須引入全新的多段A/O去除工藝，充分分析制革工業(yè)生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污染元素，并充分發(fā)揮多段A/O去除工藝的優(yōu)勢，促進我國制革行業(yè)的健康發(fā)展，保護我國水環(huán)境不受污染，給人們營造一個健康的生活環(huán)境，對社會的發(fā)展具有重要意義。