合成革生產(chǎn)綜合廢水處理工程實(shí)例分析

劉素杰，孫 湘，張留成，呂轉(zhuǎn)懷，張 巖，張守健

（1.昌邑市環(huán)境監(jiān)測(cè)站，山東濰坊 261300；2.濰坊市生態(tài)環(huán)境局昌邑分局，山東濰坊 261300；3.山東天慶科技發(fā)展有限公司，山東德州 253700；4.山東中科恒源環(huán)境工程有限公司，山東淄博 255000）

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的日益提高，對(duì)皮革制品的需求越來(lái)越大，為了彌補(bǔ)天然皮革的不足，陸續(xù)開(kāi)發(fā)出了天然皮革的替代品，如硝化纖維皮革、聚氯乙烯革、尼龍革、聚氨酯合成革、超纖面料合成革等。在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢水，廢水中COD、BOD、TN 含量較高，如不經(jīng)處理直接排入水體將會(huì)造成自然水體污染。

目前，關(guān)于合成革廢水處理工藝有很多，主要采用“氣浮-UASB-缺氧-生物接觸氧化-沉淀”工藝，該工藝對(duì)COD、TN 的去除率高，出水水質(zhì)好〔1-4〕。本工程采用“絮凝沉淀+A2O+二次沉淀+生物接觸氧化+終沉淀”的綜合處理工藝對(duì)合成革廢水進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后的廢水進(jìn)入園區(qū)污水處理廠進(jìn)一步處理合格后排入環(huán)境。

1 工程概況

山東某超細(xì)纖維有限公司是國(guó)內(nèi)較早生產(chǎn)環(huán)保定島超細(xì)纖維面料的合成革企業(yè)，日排放廢水總量為3 000 m3∕d，水量大、色度高、成分復(fù)雜，廢水種類主要有堿減量廢水、DMF 廢水、染色廢水三類，另有少量的生活污水。堿減量廢水的pH 高達(dá)14，有機(jī)物濃度很高，COD 最高可達(dá)40 000 mg∕L 左右。DMF 廢水的有機(jī)物濃度較高，DMF 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，屬有毒難降解物質(zhì)，對(duì)廢水生物處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生抑制作用，但水質(zhì)比較澄清、透明度較好。染色廢水水量大、色度高、成分復(fù)雜，廢水中含有染料（主要為酸性染料，染色過(guò)程中10%～20%的染料排入廢水中）、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質(zhì)及無(wú)機(jī)鹽等，染料及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素具有較大的生物毒性。排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）表2 中的間接排放標(biāo)準(zhǔn)，并滿足所在工業(yè)園區(qū)污水處理廠的排水納管要求。

廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)分別見(jiàn)表1。

表1 不同來(lái)源廢水水質(zhì)及水量Table 1 Wastewater quality and flux of different source

2 廢水處理工藝流程

堿減量廢水和DMF 廢水，首先單獨(dú)進(jìn)入臭氧預(yù)氧化池，進(jìn)行預(yù)處理以降低廢水毒性，再進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池。染色廢水、水洗工段廢水和生活污水經(jīng)過(guò)格柵除污機(jī)去除雜物后，進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池，均衡廢水的水質(zhì)水量后，加入PFS、PAM 進(jìn)行絮凝反應(yīng)，再進(jìn)入初沉池，沉淀去除大部分懸浮物。初沉池出水提升進(jìn)入水解酸化池，在厭氧條件下進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，難好氧降解的復(fù)雜有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，從而提高廢水的可生化性。水解酸化池出水自流進(jìn)入A∕O 生化池，通過(guò)缺氧和好氧組合生化工藝，最大程度地去除有機(jī)物、總氮。好氧池混合液進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，二沉池出水進(jìn)入接觸氧化池，進(jìn)行進(jìn)一步的好氧生化處理，出水加入PAC 反應(yīng)后進(jìn)入終沉池，上清液經(jīng)過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾，降低濁度和SS 含量后，進(jìn)入臭氧氧化池，進(jìn)行深度脫色，出水進(jìn)入臭氧出水池，一部分進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)，剩余排入園區(qū)污水處理廠進(jìn)一步處理。

處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Wastewater treatment technological process

3 主要處理單元參數(shù)

（1）堿減量廢水沉淀池。堿減量廢水不僅pH高，而且有機(jī)物濃度高，COD 可達(dá)90 000 mg∕L，懸浮物質(zhì)量濃度高達(dá)1 500 mg∕L，在處理時(shí)單獨(dú)設(shè)置沉淀池。堿減量廢水沉淀池單格尺寸L×B×H=3.8 m×3.0 m×5.3 m，共3 格，總?cè)莘e為140 m3，HRT=17 h。主要配套設(shè)備：堿減量廢水污泥泵，2 臺(tái)，1 用1 備，參數(shù)Q=5 m3∕h、H=15 m、N=1.5 kW。

（2）堿減量廢水和DMF 廢水調(diào)節(jié)池。用來(lái)均衡水量、水質(zhì)，防止對(duì)后續(xù)處理工序造成沖擊。堿減量調(diào)節(jié)池尺寸L×B×H=6.0 m×3.0 m×5.3 m，容積90 m3，HRT=11 h，主要配套設(shè)備：堿減量廢水提升泵，2 臺(tái)，1 用1 備，參數(shù)Q=10 m3∕h、H=8 m、N=1.1 kW；散流曝氣器，16 套，型號(hào)SH-300，材質(zhì)為ABS。DMF 廢水調(diào)節(jié)池尺寸L×B×H=6.0 m×4.9 m×5.3 m，總?cè)莘e為130 m3，HRT=16 h，主要配套 設(shè) 備：DMF 廢水提 升泵，2 臺(tái)，1 用1 備，參數(shù)Q=15 m3∕h、H=8 m、N=1.1 kW；散流曝氣器，26 套，型號(hào)SH-300，材質(zhì)為ABS。

（3）混合預(yù)氧化池。預(yù)處理后的堿減量廢水和DMF 廢水進(jìn)入混合預(yù)曝氣池進(jìn)行臭氧預(yù)氧化，去除部分色度，降低毒性。臭氧投加量為20 mg∕L。預(yù)氧化池尺寸L×B×H=6.0 m×4.9 m×5.3 m，總?cè)莘e140 m3，HRT=8.5 h。主要配套設(shè)備：臭氧曝氣裝置，30 套，材質(zhì)為鈦材∕不銹鋼組合。

（4）綜合調(diào)節(jié)池。尺寸L×B×H=18.4 m×15.3 m×5.3 m，總?cè)莘e1 100 m3，HRT=9 h。主要配套設(shè)備：格柵除污機(jī)，1 臺(tái)，渠寬600 mm，柵條間隙3 mm，渠深1.4 m；散流曝氣器，242套，型號(hào)SH-300，材質(zhì)為ABS。

（5）初沉池。在前端反應(yīng)區(qū)投加PFS 和PAM 進(jìn)行絮凝反應(yīng)，可降低廢水的pH、濁度、COD、色度和懸浮物含量。PFS加藥量為200 mg∕L，PAM加藥量為2 mg∕L。初沉池采用輻流式沉淀池，尺寸D×H=16.0 m×6.0 m，表面負(fù)荷0.6 m3∕（m2·h）。主要配套設(shè)備：周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)，1 臺(tái)，型號(hào)ZG16-6000，水下材質(zhì)為不銹鋼；提升泵，3 臺(tái)，2 用1 備，參數(shù)Q=65 m3∕h、H=14 m、N=4 kW；污泥泵，2 臺(tái)，1 用1 備，參數(shù)Q=50 m3∕h、H=16 m、N=4 kW。

（6）水解酸化池。水解酸化主要作用是將廢水中的難生物降解的大分子有機(jī)物分解為易生物降解的小分子有機(jī)物，提高廢水的可生化性，利于后續(xù)好氧生化處理。水解酸化池分為4格，單格尺寸為L(zhǎng)×B×H=9.0 m×7.5 m×8.7 m，每格的容積為540 m3，HRT=17.3 h。根據(jù)《紡織染整工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》并結(jié)合同類廢水項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)HRT 不小于15 h時(shí)處理效果較好。水解酸化池為上流式，采用本公司的脈沖布水專利技術(shù)和設(shè)備設(shè)施進(jìn)行均勻布水，池內(nèi)懸掛高效生物組合填料，防止污泥流失。主要配套設(shè)備：高效脈沖布水器，4 套，材質(zhì)為不銹鋼304，型號(hào)ZKBS-1400；布水系統(tǒng)，4套，材質(zhì)為UPVC；組合填料，770 m3，型號(hào)SH-150，材質(zhì)為醛化維綸絲。

（7）A∕O 反應(yīng)池?？傆行莘e為6 260 m3，其中預(yù)曝氣反應(yīng)池容積為230 m3，尺寸L×B×H=7.5 m×5.0 m×7.0 m，HRT=1.8 h。主要配套設(shè)備：散流曝氣器，30 套，型號(hào)SH-300，材質(zhì)為ABS。缺氧池容積為730 m3，尺寸L×B×H=23.3 m×5.0 m×7.0 m，HRT=5.8 h。主要配套設(shè)備：潛水推進(jìn)器，2 臺(tái)，型號(hào)QJB4∕4-1800∕2-63∕P，材質(zhì)為不銹鋼。好氧池容積為5 300 m3，尺寸L×B×H=31.2 m×27.4 m×7.0 m，HRT=42 h，MLSS為4 500～5 000 mg∕L，曝氣量32 m3∕min，混合液回流比2∶1。主要配套設(shè)備：可變微孔曝氣器，2 560 套，型號(hào)KBB-230，膜片材質(zhì)為EPDM；混合液回流泵，2 臺(tái)，型號(hào)QJB-2.5，材質(zhì)為不銹鋼；磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)，1 臺(tái)，型號(hào)YG75，氣量50 m3∕min，升壓80 kPa，功率75 kW。

（8）二沉池。尺寸L×B×H=31.2 m×8.0 m×7.0 m，表面負(fù)荷為0.55 m3∕（m2·h），污泥回流比1∶1。主要配套設(shè)備：桁車式吸泥機(jī)，1 臺(tái)，型號(hào)BXJ-8000，水下材質(zhì)為不銹鋼；污泥泵，2臺(tái)，1用1備，參數(shù)Q=80 m3∕h、H=19 m、N=7.5 kW。

（9）接觸氧化池。尺寸L×B×H=31.2 m×8.0 m×7.0 m，容積為1 400 m3，HRT=11.2 h，曝氣量7 m3∕min。主要配套設(shè)備：散流曝氣器，850 套，型號(hào)SH-300，材質(zhì)為ABS；組合填料，860 m3，型號(hào)SH-150，材質(zhì)為醛化維綸絲。鼓風(fēng)機(jī)與A∕O 反應(yīng)池共用1 臺(tái)。

（10）終沉池。尺寸D×H=18.0 m×6.0 m，表面負(fù)荷為0.5 m3∕（m2·h）。PAC 加藥量為80 mg∕L，PAM 加藥量為1.5 mg∕L。主要配套設(shè)備：周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)，1 臺(tái)，型號(hào)ZG18-6000，水下材質(zhì)為不銹鋼；污泥泵，2 臺(tái)，1 用1 備，參數(shù)Q=20 m3∕h、H=17 m、N=2.2 kW；浮渣泵，2 臺(tái)，參數(shù)Q=10 m3∕h、H=15 m、N=2.2 kW。

（11）臭氧氧化池。采用臭氧氧化可以進(jìn)一步降低有機(jī)物含量并有效去除色度。尺寸L×B×H=21.0 m×5.0 m×7.0 m，有效容積680 m3，HRT=5.4 h，分3 格接觸反應(yīng)區(qū)，臭氧通過(guò)曝氣盤投加。主要配套設(shè)備：臭氧發(fā)生器，1 套，空氣源，型號(hào)CF-G-2-5 kg，臭氧最大產(chǎn)量5 kg∕h；臭氧曝氣裝置，180 套，D150 mm，材質(zhì)為鈦材∕不銹鋼組合。根據(jù)處理效果，臭氧發(fā)生器實(shí)際運(yùn)行功率為48 kW，實(shí)際臭氧投加量36 mg∕L。

（12）污泥濃縮池。尺寸D×H=12.0 m×5.5 m，表面負(fù)荷1.1 m3∕（m2·h）。主要配套設(shè)備：污泥濃縮機(jī)，1 臺(tái)，型號(hào)NS12-5500。

4 系統(tǒng)運(yùn)行情況

該工程自調(diào)試完成投入運(yùn)行，到目前已穩(wěn)定運(yùn)行2 a，日常水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，系統(tǒng)處理出水可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

各處理單元出水COD、TDS、氨氮、總氮，分別見(jiàn)圖2。

圖2 各處理單元出水COD、TDS、氨氮、總氮變化分析Fig.2 Analysis of COD、TDS、NH4+-N、TN change trend of different treatment unit

由圖2可知，終沉池出水COD、TDS、氨氮、總氮的濃度滿足《紡織業(yè)染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）表2 中的間接排放標(biāo)準(zhǔn)，并滿足所在工業(yè)園區(qū)污水處理廠的排水納管要求。表明“分質(zhì)預(yù)處理+絮凝沉淀+A2O+二沉+生物接觸氧化+終沉淀”處理工藝運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好，該工藝是可行的。

5 建設(shè)投資及運(yùn)行成本

本工程總投資為1 550 萬(wàn)元，其中土建投資為900 萬(wàn)元，工藝設(shè)備及其他投資為650 萬(wàn)元。直接運(yùn)行 成本為2.38 元∕m3，其中人工費(fèi)為0.29元∕m3，藥 劑費(fèi)為0.32 元∕m3，電費(fèi)為1.54 元∕m3。

6 結(jié)語(yǔ)

工程實(shí)踐證明，先對(duì)堿減量廢水和DMF 廢水進(jìn)行單獨(dú)物化預(yù)處理后，與染色廢水混合，再用“絮凝沉淀+A2O+二沉+生物接觸氧化+終沉淀”工藝處理合成革生產(chǎn)廢水是可行的，具有良好的處理效果和系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)運(yùn)行情況表明，在綜合廢水COD≤2 500 mg∕L，BOD5≤900 mg∕L 的情況下，出水水質(zhì)達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—2012）表2 中的間接排放標(biāo)準(zhǔn)，并滿足所在工業(yè)園區(qū)污水處理廠的排水納管要求。