制革廢水處理工藝選擇與分析

胡靜

（寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，寧夏 銀川750000）

前言

當(dāng)前，由于我國城市的發(fā)展以及工業(yè)化進(jìn)程的加快,皮革制品已經(jīng)成為人們生活中必不可少的一部分。因制革過程中各工段添加大量的無機(jī)物和有機(jī)物,使制革廢水具有以下特點(diǎn)：污染物種類繁多、成分復(fù)雜、廢水色度大、懸浮物多,可生化性好等。若這些廢水未經(jīng)處理排入自然界中，將會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重影響。因此，這些廢水亟需進(jìn)行有效的處理。

文章簡述了制革廢水的主要污染物來源及其危害，探討了各分段處理工藝的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，旨在從環(huán)境角度和企業(yè)成本經(jīng)濟(jì)方面分析各工藝，為各制革企業(yè)根據(jù)實(shí)際情況選擇最佳工藝提供參考。

1 預(yù)處理工藝的選擇

1.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法通過投加的混凝劑的凝聚和絮凝作用，與廢水中的懸浮物形成較大的絮凝體，最終沉淀，達(dá)到去除的目的。

因此，針對(duì)懸浮物質(zhì)含量較高的污水，可以在前段設(shè)置混凝沉淀工藝去除污水中懸浮物質(zhì)的同時(shí)去除部分非溶解性的有機(jī)污染物質(zhì)。

1.2 吸附法

吸附是指利用多孔性物質(zhì)的表面能，吸引某些物質(zhì)，使其停留在多孔性物質(zhì)表面上。固體稱為吸附劑，被固體吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。吸附劑與吸附質(zhì)之間除了分子之間的引力還有化學(xué)鍵力和靜電引力。

在制革工業(yè)廢水處理中，應(yīng)用最廣泛的是活性炭吸附法，主要處理對(duì)象是廢水中用生化法難于降解的有機(jī)物，活性炭吸附法的特點(diǎn)是去除率高，常應(yīng)用于可進(jìn)行物質(zhì)回收的高濃度廢液處理工程中，由于活性炭達(dá)到飽和后需要再生才能重復(fù)使用，在小規(guī)模的廢水處理工程中，如果使用活性炭吸附法，必須解決再生問題，因此，在大規(guī)模廢水工程中應(yīng)用存在一定的難度。若使用粉末活性炭一次性的投加，運(yùn)行費(fèi)用比較高，而且泥量很大。

1.3 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法的特點(diǎn)是對(duì)某些有毒有害難生物降解的有機(jī)物處理效果好，但都存在一些不足[1-3]：

①處理有機(jī)污染物的選擇性差，通常是將全部污染物通統(tǒng)氧化為CO2和H2O，即便是控制反應(yīng)條件使這類技術(shù)在難生物降解有機(jī)物的生物處理中用作預(yù)處理氧化，也是以優(yōu)先降解容易生物降解的有機(jī)污染物為前提，因此，消耗的氧化劑多、不經(jīng)濟(jì)，且不能充分發(fā)揮后續(xù)生物處理的優(yōu)勢(shì)。

②設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，如臭氧氧化法，由于臭氧的溶解性低，在水中溶解度只有0.32 g/L，使得臭氧的利用率低；生產(chǎn)臭氧的電耗高(16～20 kw.h/kgO3),使得設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用高；同時(shí)臭氧發(fā)生器的設(shè)備投資也很大。

③反應(yīng)條件較為苛刻，對(duì)操作人員的要求較高，且常需要高溫、高壓，能耗高、成本高，如(催化)濕式氧化法，因此(催化)濕式氧化法僅適用于小流量高濃度的有機(jī)廢水。

④對(duì)某些有毒有害難降解的有機(jī)廢水的處理效果不好，如濕式氧化法即使在很高溫度下，對(duì)多氯聯(lián)苯、小分子羧酸的處理效果不理想；而且濕式氧化過程中可能會(huì)產(chǎn)生某些毒性更強(qiáng)的中間產(chǎn)物。

2 生化工藝的選擇

一般污水生物處理又可分為活性污泥法和生物膜兩種。生物膜法是利用微生物在固體介質(zhì)（填料、濾料等）上掛膜，提高容積負(fù)荷，占地面積小，但在實(shí)際運(yùn)行控制過程中存在池型復(fù)雜、控制困難、膜易積存、濾料流失、水流短路以及池底布?xì)夤軝z修不便、填料堵塞、板結(jié)等問題[4]。

活性污泥法同生物膜法相比，具有效果好，經(jīng)驗(yàn)豐富等優(yōu)點(diǎn)，因此，對(duì)污水進(jìn)行脫氮除磷，一般來講，活性污泥法是其中的首選方案，在國內(nèi)外亦被普遍采用。

我國從20 世紀(jì)80 年代初開始開展生物處理研究，目前常用的生物處理工藝有SBR 法、氧化溝等，均取得較好效果。

2.1 A/O 工藝

A/O 法即厭氧/好氧（或缺氧/好氧）活性污泥法。其流程簡圖如下：

圖1 A/O 法流程簡圖

2.2 A/A/O 法

A/A/O 法即厭氧/缺氧/好氧活性污泥法。其流程簡圖如下：

圖2 A/A/O 工藝流程簡圖

2.3 UCT 工藝

UCT 是A/A/O 工藝的一種改進(jìn)。

UCT 工藝在運(yùn)行過程中，因回流比的確定直接影響其處理效果，過程管理較為復(fù)雜，靈活性較差。

2.4 氧化溝法

傳統(tǒng)的氧化溝處理效果較差，在前增設(shè)厭氧池，在溝體內(nèi)增設(shè)缺氧區(qū)（如圖3），以充分發(fā)揮其脫氮除磷功能。

圖3 改良型氧化溝工藝簡圖

2.5 AB 法

AB 法又稱為吸附-降解兩段活性污泥法，該處理方法適用于處理水質(zhì)、水量變化大、污染濃度高的污水。

3 高級(jí)氧化工藝的選擇

由于制革工業(yè)污水中含有較多難降解有機(jī)物，采用高級(jí)氧化技術(shù)中的羥基自由基氧化法作為深度處理的保障技術(shù)，當(dāng)前端污水處理出現(xiàn)異常導(dǎo)致出水水質(zhì)超標(biāo)時(shí)，啟用保障技術(shù)。

該技術(shù)是指在廢水中加入氧化劑，產(chǎn)生一種名為羥基自由基（·OH）的中間產(chǎn)物，此產(chǎn)物具有極強(qiáng)的氧化能力，是僅次于元素氟的無機(jī)氧化劑。·OH 與生化后廢水接觸，與廢水中的有機(jī)物通過羥基加合、取代、電子轉(zhuǎn)移等，在短時(shí)間內(nèi)使有機(jī)污染物直接氧化降解為CO2和H2O 等簡單無機(jī)物，或者說，使廢水中的有機(jī)物全部或接近完全礦化。

該技術(shù)的特點(diǎn)是降解有機(jī)物速率高、礦化能力強(qiáng)、操作簡便、不會(huì)產(chǎn)生二次污染，適用于處理難降解污水，目前以產(chǎn)生·OH作為氧化劑的污染物處理技術(shù)主要有以下幾種：

3.1 Fenton 試劑法

Fenton 體系是一系列復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，它的發(fā)起是由作為催化劑的Fe2+催化分解H2O2，生成·OH，進(jìn)而導(dǎo)致一系列的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)快速降解廢水中的有機(jī)污染物。

3.2 光催化氧化

光催化氧化法是指在廢水中投加TiO2催化劑，并施加一定能量的光輻射，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的自由基，降解廢水中的有機(jī)污染物。

3.3 臭氧聯(lián)用技術(shù)

臭氧（O3）同樣具有強(qiáng)氧化性，但O3不是對(duì)所有的污染物都具有強(qiáng)的去除率，即它的去除具有選擇性。一般情況下，為保證處理效果，O3一般不單獨(dú)使用，需與其它技術(shù)聯(lián)用。O3在H2O2或UV 催化下可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，UV 較大程度上提高了污染物的可生化性，而H2O2可促進(jìn)O3分解生成·OH，使得H2O2/O3和O3/UV的聯(lián)用對(duì)污染物降解顯著提高。

由于光催化氧化、超聲波催化氧化目前主要處于試驗(yàn)室研究階段，真正工程應(yīng)用較少，臭氧聯(lián)用技術(shù)在大規(guī)模工業(yè)污水中應(yīng)用較少，F(xiàn)enton 的氧化能力強(qiáng)，適用性廣，運(yùn)行穩(wěn)定，能夠氧化多種難降解有機(jī)物，到目前為止，是工程應(yīng)用最廣泛的高級(jí)氧化技術(shù)，在難降解工業(yè)污水處理工程中已數(shù)次成功應(yīng)用。

4 除臭工藝的選擇

目前，國內(nèi)外主要的除臭技術(shù)有活性炭吸附法、熱氧化法、氧離子基團(tuán)除臭法、化學(xué)洗滌法、生物過濾法和植物液除臭法等。

4.1 活性炭吸附法（脫臭）

活性炭吸附法是利用活性炭的吸附能力，臭氣和活性炭一旦接觸，即被留在活性炭的孔隙內(nèi)，達(dá)到了脫臭的目的。該法效果好，但成本高[5]。

4.2 芬頓除臭法

芬頓試劑是由H2O2與Fe2+按照一定比例混合，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到一種強(qiáng)氧化劑。該氧化劑的電極電勢(shì)為2.80 EV，遠(yuǎn)高于氯氣、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧的電極電勢(shì)（臭氧2.23 EV）特別適用于含有機(jī)硫化物且難以治理的惡臭廢氣處理。

芬頓試劑的化學(xué)反應(yīng)是以30%H2O2和FeSO4·7H2O 混合，以Fe2+為催化劑的一系列羥基自由基反應(yīng)，具體反應(yīng)方程式如下所示：

4.3 植物液除臭法

植物液除臭技術(shù)依托于多種天然植物的提取液，植物液中含有的蒎烷、薄荷烷、萜烯類、醇、醛、羧酸、酮等多種有效成份具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，可通過吸附、吸收、分解、化合、催化氧化、軛合等一系列物理、化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，徹底去除臭氣中的致臭成分。

天然植物液除臭技術(shù)，因其先進(jìn)的技術(shù)和科學(xué)的方法，能真正意義上實(shí)現(xiàn)綠色、環(huán)保，既不會(huì)影響人體健康，對(duì)環(huán)境也不會(huì)造成二次污染。

5 污泥深度脫水工藝比選

對(duì)于制革廢水，常用到的污泥脫水工藝有連續(xù)帶式深度脫水壓濾技術(shù)和傳統(tǒng)高壓板框深度脫水技術(shù)，其技術(shù)參數(shù)對(duì)比如表1 所示。

表1 深度脫水工藝對(duì)比表

6 結(jié)語

制革廢水的產(chǎn)生量大且成分復(fù)雜、污染物種類繁多、含鉻等重金屬等特點(diǎn)，一直是環(huán)保部門重點(diǎn)監(jiān)管的對(duì)象。我國對(duì)于制革廢水工藝的研究也一直在不斷的優(yōu)化和創(chuàng)新，越來越多的新技術(shù)新科技應(yīng)用到生產(chǎn)中。在工藝設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮各個(gè)方面，如區(qū)域的特點(diǎn)、占地面積、處理效果、工藝設(shè)計(jì)、投資費(fèi)用、運(yùn)行維護(hù)等，確保處理后的制革廢水能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。