江蘇省某牛皮制革廠，為國內(nèi)較大型牛皮制革生產(chǎn)廠家之一，其廢水排放量約1800m3/d，有機污染物濃度高，懸浮物多，含有重金屬鉻等有毒物質(zhì)，且外觀污濁、氣味難聞，周圍群眾反應(yīng)強烈。該企業(yè)原有一套污水處理系統(tǒng)，采用催化氧化脫硫后，再經(jīng)混凝沉淀處理外排。隨著當?shù)貙Νh(huán)保要求的提高，原有設(shè)施處理后的總排水已遠遠不能達到GB8978—1996新廢水排放標準中有關(guān)制革廢水的二級排放標準。為此，業(yè)主委托我公司對原有污水處理系統(tǒng)進行改造。經(jīng)過四個多月的調(diào)試運行，系統(tǒng)運行可靠，出水穩(wěn)定達標，同時在不斷優(yōu)化運行參數(shù)的基礎(chǔ)上，運行成本有了明顯的下降。
1 廢水的來源及特點
該廠制革生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。制革廢水主要來自準備工段和鞣制工段，有含高濃度氯化物的原皮洗滌水和浸酸水，含石灰和硫化鈉的強堿性脫毛浸灰廢水，含三價鉻的藍色鉻鞣廢水，含丹寧和沒食子酸的茶褐色植鞣廢水，含油脂及其皂化物的脫酯廢水，加脂染色廢水和各工段沖洗廢水等，其中以脫脂廢水、脫毛浸灰廢水、鉻鞣廢水污染最為嚴重。
制革廢水水量隨時間變化大，往往是間歇排水，在5h的排放高峰期，排水量可占總排水量的70%；水質(zhì)差別也大，該廠廢水濃度高：CODcr=16000mg/l，Cr3+ =800mg/l，S2-=300mg/l；低時：CODcr=600mg/l，Cr3+ =2mg/l，S2-=10mg/l；混合廢水呈堿性，有毒，難降解物質(zhì)含量高，外觀污濁，氣味難聞，排放量為1200～1800m3/d，水質(zhì)指標：pH 8.5～10, CODcr 為5000～12000mg/l,BOD5為2000～6000mg/l, Cr3+為80～180mg/l, S2-為40～200mg/l,SS為 3000～5000mg/l,Tss為8000～16000mg/l,色度為120～300倍。
2 廢水處理系統(tǒng)
2.1 處理工藝
廠區(qū)內(nèi)各路制革污水經(jīng)格柵后進入集水池；再由泵提升至預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池，此池中視水質(zhì)情況投加Ca(OH)2(調(diào)節(jié)pH在8～9之間，一般勿需調(diào))、MnSo4進行催化氧化脫硫；再泵至豎流式沉降器，管道混合投加FeSO4和PAM－，使S2－形成FeS↓沉淀，Cr3+形成Cr(OH)3↓，去除絕大部分SS、S2-和Cr3+；上清液自流入一體化氣浮裝置，在攪拌作用下依次投加適量液堿、PAC、PAM－，徹底去除細小SS和Cr(OH)3微絮體，確保生化進水水質(zhì)；出水用管道泵提升至強化活性污泥池，大幅度去除溶解性的有機物；然后再自流入斜板二沉池，視水質(zhì)情況投微量PAC和PAM－，確保出水達標排放。二沉污泥大部分回流至生化池補充菌種，剩余污泥同初沉、氣浮污泥一并進入污泥儲池，再由帶式壓濾機脫水后外運妥善處置。
2.2 主要工藝參數(shù)
污水處理系統(tǒng)設(shè)計處理量為1800m3/d (75m3/h)，實際平均每天運行約18h，主要工藝參數(shù)列于表1
表1 污水處理系統(tǒng)設(shè)計運行參數(shù)
2.3 運行處理效果
經(jīng)過近一年的運行,污水處理系統(tǒng)運行可靠，出水穩(wěn)定達標(GB 8978-1996 二級)，表2為實際運行監(jiān)測結(jié)果。
表2 污水處理設(shè)施運行監(jiān)測數(shù)據(jù)
(平均值)mg/l
3 討論與分析
(1)工藝成熟可靠，耐沖擊負荷性能佳
本工藝在生化處理前采取了強有力的物化處理措施，有效地保證了生化進水水質(zhì)的較穩(wěn)定性，從而促成了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定達標運行。硫化物去除的徹底，采用催化氧化脫硫和FeSO4化學(xué)沉淀法脫硫雙重措施保障；沉淀和氣浮相結(jié)合，互相取長補短，將生化進水水質(zhì)保障到了最佳狀態(tài)。
(2)生化前氣浮效果顯著
在沉淀與生化之間加一級氣浮，既緩解了有時沉淀效果差的矛盾，同時又對生化進水起到了預(yù)曝氣的作用，更為重要的是使皮革廢水中較難生物降解、易起泡的表面活性物質(zhì)得到了較徹底的去除，為生化池的高效、少泡沫運行創(chuàng)造了有利的條件。
(3)強化活性污泥法
本工藝生化池實際上是普通推流式活性污泥法裝置，但在池中放置了球形懸浮填料，有效地富集了好氧微生物，提高了混合液污泥濃度，增大了池容負荷；由于前處理脫硫投加了硫酸亞鐵，從而使廢水中含有鐵元素，鐵不僅是微生物生長的必要元素之一，而且是細胞色素的重要組成部分，在生物氧化過程中起著傳遞電子的作用，在鐵化學(xué)絮凝和生物絮凝的協(xié)同作用下，能把有機物富集在微生物群體周圍，以強化生物氧化、生物絮凝過程，提高曝氣池污泥濃度，使得污泥指數(shù)降低且沉降性能好，污泥密實，并能承受水質(zhì)波動和毒物沖擊。
(4)生化后采用沉淀效果佳
由于生物鐵活化污泥本身較普通活性污泥致密、沉淀時間短、效果好，因而在生化后采用沉淀法進行泥水分離為最佳選擇。本工藝設(shè)計中有加PAC、PAM－管路及反應(yīng)裝置，確保在氣溫低的冬天或其他因素影響導(dǎo)致生化效果差的條件下仍能達標排放。筆者曾在現(xiàn)場調(diào)試，發(fā)現(xiàn)該污水生化后采用氣浮代替二沉效果很差，經(jīng)分析認為原因是生化后水中表面活性物質(zhì)很少，表面張力顯著提高，從而導(dǎo)致氣浮效果差。
(5)在提高操作管理水平前提下，可顯著降低處理成本
經(jīng)核算，該廠廢水處理直接成本(藥劑＋電費＋人工)為1.2元/m3廢水，其中藥劑費用為0.60元/m3，在實際運行中發(fā)現(xiàn)，但初沉效果較好時，氣浮系統(tǒng)可基本不加藥劑或少加；生化后一般情況下勿需投加藥劑；當進水負荷較低時，可縮短曝氣時間，實現(xiàn)間歇曝氣，利用球形填料上附著的微生物和水中剩余DO進行生物降解，亦能達到預(yù)期效果。總之，在提高操作工專業(yè)水準的前提下，廢水處理成本還可顯著下降。
4. 結(jié)論與建議
(1)采用物化(沉淀＋氣浮)與生化(強化活性污泥法)處理相結(jié)合的方法處理制革廢水，具有耐沖擊負荷性能佳，能確保出水達標排放等優(yōu)點。
(2)在提高操作人員管理水平的前提下，可顯著降低廢水處理成本，節(jié)約運行費用。
(3)制革廢水經(jīng)生化處理后，泥水分離慎用氣浮，以免造成出水水質(zhì)很差。
1 廢水的來源及特點
該廠制革生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。制革廢水主要來自準備工段和鞣制工段，有含高濃度氯化物的原皮洗滌水和浸酸水，含石灰和硫化鈉的強堿性脫毛浸灰廢水，含三價鉻的藍色鉻鞣廢水，含丹寧和沒食子酸的茶褐色植鞣廢水，含油脂及其皂化物的脫酯廢水，加脂染色廢水和各工段沖洗廢水等，其中以脫脂廢水、脫毛浸灰廢水、鉻鞣廢水污染最為嚴重。
制革廢水水量隨時間變化大，往往是間歇排水，在5h的排放高峰期，排水量可占總排水量的70%；水質(zhì)差別也大，該廠廢水濃度高：CODcr=16000mg/l，Cr3+ =800mg/l，S2-=300mg/l；低時：CODcr=600mg/l，Cr3+ =2mg/l，S2-=10mg/l；混合廢水呈堿性，有毒，難降解物質(zhì)含量高，外觀污濁，氣味難聞，排放量為1200～1800m3/d，水質(zhì)指標：pH 8.5～10, CODcr 為5000～12000mg/l,BOD5為2000～6000mg/l, Cr3+為80～180mg/l, S2-為40～200mg/l,SS為 3000～5000mg/l,Tss為8000～16000mg/l,色度為120～300倍。
2 廢水處理系統(tǒng)
2.1 處理工藝
廠區(qū)內(nèi)各路制革污水經(jīng)格柵后進入集水池；再由泵提升至預(yù)曝氣調(diào)節(jié)池，此池中視水質(zhì)情況投加Ca(OH)2(調(diào)節(jié)pH在8～9之間，一般勿需調(diào))、MnSo4進行催化氧化脫硫；再泵至豎流式沉降器，管道混合投加FeSO4和PAM－，使S2－形成FeS↓沉淀，Cr3+形成Cr(OH)3↓，去除絕大部分SS、S2-和Cr3+；上清液自流入一體化氣浮裝置，在攪拌作用下依次投加適量液堿、PAC、PAM－，徹底去除細小SS和Cr(OH)3微絮體，確保生化進水水質(zhì)；出水用管道泵提升至強化活性污泥池，大幅度去除溶解性的有機物；然后再自流入斜板二沉池，視水質(zhì)情況投微量PAC和PAM－，確保出水達標排放。二沉污泥大部分回流至生化池補充菌種，剩余污泥同初沉、氣浮污泥一并進入污泥儲池，再由帶式壓濾機脫水后外運妥善處置。
2.2 主要工藝參數(shù)
污水處理系統(tǒng)設(shè)計處理量為1800m3/d (75m3/h)，實際平均每天運行約18h，主要工藝參數(shù)列于表1
表1 污水處理系統(tǒng)設(shè)計運行參數(shù)
|
構(gòu) 筑 物 |
工 藝 參 數(shù) |
|
調(diào) 節(jié) 池 |
總?cè)莘e2000m3，可儲存一天的廢水 |
|
初 沉 池 |
表面負荷為1.5m3/(m2·h) |
|
氣 浮 池 |
有效池容7.5×2.5×2.5, q =4m3/(m2·h) |
|
生 化 池 |
HRT=16h,容積負荷Nv=2.4kg COD/(m3·d)，SV30=25%，DO=2～4mg/l |
|
二 沉 池 |
HRT=1.2h，q = 3m3/(m2·h) |
經(jīng)過近一年的運行,污水處理系統(tǒng)運行可靠，出水穩(wěn)定達標(GB 8978-1996 二級)，表2為實際運行監(jiān)測結(jié)果。
表2 污水處理設(shè)施運行監(jiān)測數(shù)據(jù)
(平均值)mg/l
| 序號 | 指 標 | 調(diào) 節(jié) 池 | 初 沉 池 | 氣 浮 池 | 二 沉 池 | 標 準 | ||||
| 進水 | 出水 | 出水 | 效率(%) | 出水 | 效率(%) | 出水 | 效率(%) | |||
| 1 | PH | 8.6 | 8.2 | 7.2 | / | 8.0 | / | 7.5 | / | 6～9 |
| 2 | CODcr | 8000 | 6000 | 3000 | 50 | 2000 | 33 | 200 | 90 | 300 |
| 3 | SS | 4000 | 4200 | 200 | 95 | 20 | 90 | 25 | / | 200 |
| 4 | S2- | 150 | 80 | 10 | 87 | 8 | 20 | 0.5 | 94 | 1.0 |
| 5 | 總鉻 | 140 | 100 | 2.0 | 98 | 1.0 | 50 | 0.4 | 60 | 1.5 |
(1)工藝成熟可靠，耐沖擊負荷性能佳
本工藝在生化處理前采取了強有力的物化處理措施，有效地保證了生化進水水質(zhì)的較穩(wěn)定性，從而促成了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定達標運行。硫化物去除的徹底，采用催化氧化脫硫和FeSO4化學(xué)沉淀法脫硫雙重措施保障；沉淀和氣浮相結(jié)合，互相取長補短，將生化進水水質(zhì)保障到了最佳狀態(tài)。
(2)生化前氣浮效果顯著
在沉淀與生化之間加一級氣浮，既緩解了有時沉淀效果差的矛盾，同時又對生化進水起到了預(yù)曝氣的作用，更為重要的是使皮革廢水中較難生物降解、易起泡的表面活性物質(zhì)得到了較徹底的去除，為生化池的高效、少泡沫運行創(chuàng)造了有利的條件。
(3)強化活性污泥法
本工藝生化池實際上是普通推流式活性污泥法裝置，但在池中放置了球形懸浮填料，有效地富集了好氧微生物，提高了混合液污泥濃度，增大了池容負荷；由于前處理脫硫投加了硫酸亞鐵，從而使廢水中含有鐵元素，鐵不僅是微生物生長的必要元素之一，而且是細胞色素的重要組成部分，在生物氧化過程中起著傳遞電子的作用，在鐵化學(xué)絮凝和生物絮凝的協(xié)同作用下，能把有機物富集在微生物群體周圍，以強化生物氧化、生物絮凝過程，提高曝氣池污泥濃度，使得污泥指數(shù)降低且沉降性能好，污泥密實，并能承受水質(zhì)波動和毒物沖擊。
(4)生化后采用沉淀效果佳
由于生物鐵活化污泥本身較普通活性污泥致密、沉淀時間短、效果好，因而在生化后采用沉淀法進行泥水分離為最佳選擇。本工藝設(shè)計中有加PAC、PAM－管路及反應(yīng)裝置，確保在氣溫低的冬天或其他因素影響導(dǎo)致生化效果差的條件下仍能達標排放。筆者曾在現(xiàn)場調(diào)試，發(fā)現(xiàn)該污水生化后采用氣浮代替二沉效果很差，經(jīng)分析認為原因是生化后水中表面活性物質(zhì)很少，表面張力顯著提高，從而導(dǎo)致氣浮效果差。
(5)在提高操作管理水平前提下，可顯著降低處理成本
經(jīng)核算，該廠廢水處理直接成本(藥劑＋電費＋人工)為1.2元/m3廢水，其中藥劑費用為0.60元/m3，在實際運行中發(fā)現(xiàn)，但初沉效果較好時，氣浮系統(tǒng)可基本不加藥劑或少加；生化后一般情況下勿需投加藥劑；當進水負荷較低時，可縮短曝氣時間，實現(xiàn)間歇曝氣，利用球形填料上附著的微生物和水中剩余DO進行生物降解，亦能達到預(yù)期效果。總之，在提高操作工專業(yè)水準的前提下，廢水處理成本還可顯著下降。
4. 結(jié)論與建議
(1)采用物化(沉淀＋氣浮)與生化(強化活性污泥法)處理相結(jié)合的方法處理制革廢水，具有耐沖擊負荷性能佳，能確保出水達標排放等優(yōu)點。
(2)在提高操作人員管理水平的前提下，可顯著降低廢水處理成本，節(jié)約運行費用。
(3)制革廢水經(jīng)生化處理后，泥水分離慎用氣浮，以免造成出水水質(zhì)很差。