制革廢水中氨氮生物處理技術(shù)分析

王 偉

（山東省濱州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 濱州 256600）

制革生產(chǎn)所用的原材料是動(dòng)物原皮，并且在制革生產(chǎn)過(guò)程中需要應(yīng)用到大量的純堿、食鹽、硫化堿、石灰、銨鹽、鉻粉、染料和酸等化工原料，所以其廢水中會(huì)含有很多污染物。制革廢水屬于一種濃度很高的有機(jī)廢水，成分十分復(fù)雜，其中的耗氧物質(zhì)以及懸浮物很多，色度很高，且散發(fā)著惡臭氣味，也是含有硫化物和重金屬鉻等的有毒有害污染物，尤其是氨氮，更是具有很高的含量[1]。因此，在制革廢水的處理過(guò)程中，氨氮處理是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。

1 制革廢水中氨氮生物處理的影響因素

在對(duì)制革污水進(jìn)行氨氮生物處理的過(guò)程中，其影響因素有很多種，比如進(jìn)水過(guò)程中的水質(zhì)和水量變化、制革廢水中的有毒有害物質(zhì)在硝化反應(yīng)中所產(chǎn)生的抑制作用、各種環(huán)境因素對(duì)硝化反應(yīng)以及反硝化反應(yīng)所造成的影響等。其中，最關(guān)鍵的影響因素就是環(huán)境因素。因?yàn)橄趸鷮?duì)于溫度比較敏感，其適宜的溫度在20～30 ℃之間，如果水溫在5 ℃以下，硝化菌的生長(zhǎng)幾乎處于停止?fàn)顟B(tài)。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果生物反應(yīng)池內(nèi)的水溫低于15 ℃，氨氮的處理效果會(huì)顯著下降，如果溫度在12 ℃以下，其處理效果將會(huì)變得十分微弱[2]。因此，在具體的處理過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)應(yīng)做好溫度控制，以確保氨氮處理的質(zhì)量。同時(shí)，硝化菌對(duì)于pH值也具有非常高的敏感度，其適宜的pH值在8.0左右?；诖耍诰唧w的氨氮生物處理過(guò)程中，為達(dá)到良好的處理效果，一定要控制好pH值。

2 生物處理技術(shù)在制革廢水氨氮處理中的應(yīng)用

2.1 多級(jí)硝化/反硝化（A/O）活性污泥處理技術(shù)

某制革基地共有兩個(gè)污水處理廠，在對(duì)制革污水中的氨氮進(jìn)行處理的過(guò)程中，應(yīng)用了硝化/反硝化活性污泥處理技術(shù)，其處理工藝是上海同濟(jì)建設(shè)科技公司所研發(fā)的硝化/反硝化多級(jí)處理工藝。在該制革基地中，有一個(gè)污水處理廠平均每天需要處理的制革污水約為6 500 t，其傳統(tǒng)的氨氮處理工藝是單級(jí)形式的硝化/反硝化處理，因?yàn)樵瓉?lái)的處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)停留時(shí)間太短，污水中的蛋白質(zhì)（氮）僅能氧化到氨氮這一階段，由于處理系統(tǒng)中氧的供應(yīng)條件不足等方面因素的影響，使出水中的CODCr及氨氮含量依然比較高，尤其是污水中的氨氮，幾乎未被去除。為有效解決這一問(wèn)題，該污水處理廠通過(guò)硝化/反硝化污泥處理技術(shù)對(duì)原有的污水處理工藝進(jìn)行了科學(xué)地改造。改造后的制革廢水氨氮處理工藝流程示意圖如圖1所示。

圖1 改造后的制革廢水氨氮處理工藝流程示意圖

這種處理技術(shù)的特征是借助于多級(jí)硝化/反硝化工藝串聯(lián)及并聯(lián)的應(yīng)用形式，通過(guò)回流以及污泥回流的方式來(lái)進(jìn)行多次的硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)，進(jìn)而去除制革廢水中的氨氮，使其含量達(dá)標(biāo)之后再排放出去。通過(guò)這樣的方式，便可達(dá)到單級(jí)硝化/反硝化不能達(dá)到的氨氮去除效果。具體處理中，為了讓氨氮實(shí)現(xiàn)徹底的硝化反應(yīng)及反硝化反應(yīng)，改造之后將停留時(shí)間設(shè)計(jì)得更長(zhǎng)。通過(guò)中間進(jìn)水的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)制革污水內(nèi)碳源的充分利用，從而達(dá)到良好的氨氮硝化以及反硝化效果，不需要外加碳源，這樣可進(jìn)一步節(jié)約整體處理系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。在硝化過(guò)程中會(huì)消耗一定量的堿劑，反硝化過(guò)程中又可以將其中的一部分堿劑回收，雖然總體上需進(jìn)行一定量的堿劑補(bǔ)充，但是也達(dá)到了較好的堿劑節(jié)約效果，提升了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性[3]。

通過(guò)該工藝處理制革污水中的氨氮，最關(guān)鍵的是對(duì)各級(jí)硝化/反硝化之間分配的水量進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，并控制好其內(nèi)回流以及污泥回流之比。經(jīng)過(guò)本次改造，該制革污水處理廠中的氨氮處理工藝在運(yùn)行控制以及管理方面都具有了更高的水平。

2.2 懸浮生物濾池處理技術(shù)

懸浮生物濾池處理技術(shù)屬于一種生物濾池工藝技術(shù)，它所應(yīng)用的載體是一種多孔、輕質(zhì)的高分子材料。在具體應(yīng)用中，可通過(guò)這個(gè)載體來(lái)固定微生物。這個(gè)載體具有很大的比表面積，對(duì)生物的吸附能力和載留能力都很強(qiáng)，其持水之后的載體密度可達(dá)0.9～1.0 g/cm2，所以在曝氣池內(nèi)會(huì)呈現(xiàn)出懸浮狀態(tài)，而在空氣的作用下，則會(huì)呈現(xiàn)出流化態(tài)。在懸浮生物濾池中，并不需要應(yīng)用布水系統(tǒng)，也不需要應(yīng)用填料支撐層，所以該系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)堵塞問(wèn)題，應(yīng)用過(guò)程中不需要進(jìn)行反沖洗。與曝氣生物濾池相比較，懸浮生物濾池具有更加顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

在某制革基地的制革污水處理廠中，其每天平均需要處理的制革廢水約為1 300 t。在具體的生產(chǎn)運(yùn)行中，為有效消除制革廢水中的氨氮污染，由制革企業(yè)和環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院共同設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種懸浮生物濾池，該濾池充分利用了原有污水處理廠的設(shè)備設(shè)施，并對(duì)原來(lái)的一個(gè)SBR池進(jìn)行了改造，使其成為一個(gè)懸浮生物濾池，將高效的硝化菌種投入到這個(gè)濾池中，以此來(lái)達(dá)到良好的生物硝化效果。在這個(gè)懸浮生物濾池中，有一部分的出水會(huì)再一次回流到SBR池里并繼續(xù)進(jìn)行反硝化反應(yīng)，經(jīng)處理確定達(dá)標(biāo)后的水方可排放出去。

通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用與分析可知，在制革廢水的氨氮處理中，懸浮生物濾池處理技術(shù)的主要特征包括以下幾點(diǎn)：第一是將有機(jī)物的去除和生物硝化這兩個(gè)處理過(guò)程分開(kāi)進(jìn)行，這樣便可讓傳統(tǒng)制革廢水處理過(guò)程中的鈣、鉻等有毒有害物質(zhì)累積，從而有效消除生物硝化所需的長(zhǎng)污泥齡之間的矛盾，進(jìn)一步確保制革廢水的處理質(zhì)量。第二是借助生物強(qiáng)化處理技術(shù)以及微生物固化處理技術(shù)來(lái)解決傳統(tǒng)制革廢水處理過(guò)程中的氨氮生物硝化問(wèn)題，使應(yīng)用于廢水中的高效硝化菌更適合實(shí)際的水質(zhì)條件，能夠在廢水中達(dá)到良好的自繁殖效果。同時(shí)，由于固定化載體具有足夠大的比表面積和強(qiáng)大的生物親和性，可以為硝化菌提供一個(gè)非常良好的生長(zhǎng)環(huán)境，進(jìn)而有效避免硝化菌流失[4]。第三是該工藝技術(shù)的運(yùn)行管理十分簡(jiǎn)單，其硝化容積具有很高的負(fù)荷，可實(shí)現(xiàn)制革廢水處理效果的有效提升，進(jìn)而顯著降低工程建設(shè)造價(jià)與后期運(yùn)行費(fèi)用。同時(shí)，因?yàn)橄趸哂蟹浅?qiáng)的硝化能力、非常快的硝化速度，對(duì)制革廢水中的氨氮負(fù)荷具有非常高的處理能力，出水水質(zhì)也非常好。第四是可借助SBR池內(nèi)的局部缺氧環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)反硝化處理，經(jīng)過(guò)反硝化處理后，制革廢水中的氮含量總數(shù)將會(huì)明顯降低，同時(shí)也可以去除其中部分有機(jī)物，為硝化處理提供更多的堿劑，并在運(yùn)行過(guò)程中有效節(jié)約電費(fèi)。

通過(guò)該方法對(duì)傳統(tǒng)的生物濾池處理工藝進(jìn)行改進(jìn)后，新的懸浮生物濾池處理技術(shù)對(duì)于載體具有更高的要求，所以在通過(guò)該技術(shù)對(duì)制革廢水中的氨氮進(jìn)行處理時(shí)，企業(yè)應(yīng)格外注重其填料載體的制作，并深入研究特種硝化菌的培養(yǎng)，這樣才可以有效去除制革廢水中的氨氮污染物，滿足其實(shí)際處理的需求，避免制革污水中氨氮污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的不利影響。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)制革污水中的氨氮進(jìn)行處理的過(guò)程中，制革企業(yè)一定要加強(qiáng)此項(xiàng)處理技術(shù)的應(yīng)用研究，并根據(jù)實(shí)際情況，通過(guò)建設(shè)合理的污水處理系統(tǒng)對(duì)制革污水進(jìn)行處理，并明確制革廢水中氨氮處理質(zhì)量的影響因素，通過(guò)對(duì)溫度和pH值的良好控制來(lái)確保處理質(zhì)量。還要根據(jù)實(shí)際情況避免其他因素對(duì)處理質(zhì)量的不利影響，這樣才可以有效消除制革廢水中的氨氮污染物，使其符合制革廢水處理后的排放標(biāo)準(zhǔn)，最大限度地避免制革廢水對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響。