制革廢水處理微電解-A2O-MBBR工藝

　　1、工程概況

　　某皮革廠主要產(chǎn)品為合成革。合成革是指人工合成方式在以織布、無紡布(不織布)、皮革等材料的基布上形成聚氨酯樹脂的膜層或類似皮革的結(jié)構(gòu)，外觀像天然皮革的一種材料。在制革工業(yè)中,用于PU合成革表面處理過程和二層皮濕法移膜表面處理工藝。合成革工業(yè)廢水的典型特征為高CODCr和高NH3-N。

　　合成革企業(yè)的生產(chǎn)廢水因產(chǎn)品不同而異，成分較雜，類別多。生產(chǎn)廢水濃度、水量和排放周期因產(chǎn)品質(zhì)量要求不同而異。本項目廢水主要分為低濃度廢水、高濃度廢水和廠區(qū)員工宿舍/食堂產(chǎn)生的生活污水。低濃度廢水主要來源于車間地面清洗水、揉紋車間生產(chǎn)廢水和廠區(qū)路面沖洗水;高濃度廢水則主要來源于二甲基甲酰胺(DMF)回收裝置的冷凝水(即塔頂水)、生產(chǎn)流水線的清洗水、濕法生產(chǎn)線的凝固槽清洗水、干/濕法生產(chǎn)線原料桶清洗水、回收塔定期清洗水以及儲罐沖洗水。

　　制革廢水由于污染物濃度較高，成分較復(fù)雜，水量和污染負(fù)荷波動大而成為難處理的工業(yè)廢水之一。

　　2、工藝設(shè)計

　　2.1 水量水質(zhì)

　　污水站的設(shè)計處理規(guī)模為633m3/d，設(shè)計小時流量為26.4m3/h，24h連續(xù)運(yùn)行。

　　合成革廢水是產(chǎn)生于生產(chǎn)中投加的聚氨酯等多種聚合化合物以及相關(guān)合成工藝所需的輔助原材料，產(chǎn)生高濃度CODCr。特別是大量的二甲基甲酰胺(DMF)在合成工藝中充當(dāng)有機(jī)溶劑，不參加合成反應(yīng)，基本進(jìn)入生產(chǎn)廢水中。具體設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)數(shù)值見表1。

　　外排廢水執(zhí)行GB21902―2008《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。具體排放標(biāo)準(zhǔn)限值：pH值為6~9，色度(稀釋倍數(shù))為50，懸浮物為40mg/L，化學(xué)需氧量(CODCr)為80mg/L，氨氮為8mg/L，二甲基甲酰胺(DMF)為2mg/L。

　　2.2 工藝流程

　　廢水采用“微電解-A2O-MBBR”主體工藝。

　　2.3 工藝流程說明

　　(1)高濃度廢水處理系統(tǒng)。

　　①生產(chǎn)車間高濃度廢水由重力作用自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池一，經(jīng)調(diào)節(jié)池均勻水質(zhì)水量，減少對后續(xù)建筑物的負(fù)荷。

　?、趶U水經(jīng)調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)后由提升泵送至pH池一進(jìn)行pH調(diào)節(jié)控制，以滿足后續(xù)微電解處理要求。

　?、劢?jīng)pH調(diào)整后的水進(jìn)入鐵炭微電解系統(tǒng)，利用鐵碳的電極作用，去除廢水中高濃度的有機(jī)物質(zhì)，出水自流入調(diào)節(jié)池二。

　　(2)低濃度廢水處理系統(tǒng)。

　　①車間產(chǎn)生的低濃度廢水混合經(jīng)預(yù)處理的高濃度廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池二，進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)。

　?、趶U水經(jīng)調(diào)節(jié)池處理后由提升泵送至pH池二進(jìn)行pH調(diào)節(jié)控制，以提高后續(xù)混凝反應(yīng)單元的混凝效果。

　?、蹚U水自流進(jìn)入混凝沉淀系統(tǒng)，經(jīng)混合--反應(yīng)--吸附--絮凝―沉淀，通過泥水分離去除大量的CODCr及懸浮物質(zhì)。

　　④經(jīng)物化去除大量顆粒狀有機(jī)污染物后，廢水進(jìn)入中間水池緩沖水量，均勻水質(zhì)，自流進(jìn)入A2O處理系統(tǒng)。在厭氧池內(nèi)設(shè)置組合填料，采用生物膜法。廢水經(jīng)厭氧反應(yīng)后，DMF等有機(jī)物中的氨基轉(zhuǎn)化為氨氮，氨氮濃度大幅度提高，但其中大部分有機(jī)物在厭氧的條件下被厭氧微生物降解。厭氧池出水進(jìn)入缺氧池。來自厭氧池的廢水與接觸氧化池回流的含NO^2--N、NO^3--N硝化液混合進(jìn)入缺氧池，在反硝化菌的作用下，以H+為供體及有一定優(yōu)質(zhì)碳源的條件下，進(jìn)行還原反應(yīng)。NO^x--N被還原成無害N2而釋放，從而達(dá)到脫氮的目的。缺氧池出水進(jìn)入好氧單元。本項目好氧單元采用MBBR工藝和接觸氧化工藝有機(jī)組合設(shè)計。MBBR池中投加MBBR載體填料，利于生物膜附著在載體填料表面，且載體填料在MBBR池中形成流化狀態(tài)，提高降解有機(jī)污染物的效果。在好氧單元中，好氧微生物將易降解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，同時NH3-N則在硝化菌作用下，轉(zhuǎn)化成NO^2--N、NO^3--N。

　?、萁佑|氧化池出水自流進(jìn)入二沉池，泥水分離后的上清液流入砂濾池，經(jīng)石英砂過濾，出水直接排入清水池。

　　(3)生活污水處理系統(tǒng)。

　?、偕钗鬯ㄟ^格柵攔截，污水中的毛發(fā)、纖維、果屑、紙罐等大型雜物基本被去除，避免對后續(xù)處理設(shè)備的損壞。

　?、诮又M(jìn)入調(diào)節(jié)池三進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，使污水更加混合均勻，減少對后續(xù)處理系統(tǒng)的沖擊。

　?、垭S后廢水混合缺氧池的出水進(jìn)入MBBR池，循序處理。

　　2.4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

　　(1)主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)詳見表2。

　　(2)微電解工藝。

　　微電解原理是利用鐵和碳之間的電位差而形成很多細(xì)微原電池。當(dāng)廢水通過鐵碳混合填料時，碳作為陰極，鐵作為陽極，出現(xiàn)微電流流動現(xiàn)象，形成千千萬萬個微小電池，產(chǎn)生“內(nèi)電解”，發(fā)生腐蝕，也就是氧化還原反應(yīng)：

　　陽極反應(yīng)：Fe-2e→Fe²⁺  E0(Fe²⁺/Fe)=-0.44V

　　陰極反應(yīng)：2H⁺+2e→H2↑  E0(H⁺/H2)=0.00V

　　有氧條件：O2+4H⁺+4e→2H2O  E0(O2)=1.23V  O2+2H2O+4e→40H^-  E0(O2/OH^-)=0.40V

　　上述反應(yīng)在酸性和充氧的情況下腐蝕最甚。陽極生成的新生態(tài)Fe2+經(jīng)氧化后轉(zhuǎn)化為Fe3+，再經(jīng)堿中和生成的Fe(OH)3，有極強(qiáng)的吸附能力，使水得以澄清;陰極生成的氫氣，具有氣浮效應(yīng)。

　　(3)厭氧-缺氧-好氧工藝，簡稱A2O工藝。

　　在厭氧單元，水中的大分子有機(jī)物在酸性腐化菌或產(chǎn)酸菌的作用下，分解成簡單的有機(jī)物，如有機(jī)酸、醇類等，以及CO2、NH3和H2S等無機(jī)物，提高污水的可生化性，從而減少反應(yīng)時間和處理能耗。

　　在缺氧單元中，異養(yǎng)型微生物催導(dǎo)反硝化反應(yīng)，將亞硝酸根和硝酸根還原成氮?dú)狻⒁谎趸蚨趸?/p>

　　2NO^2-+6H(電子供體有機(jī)物)→N2+2H2O+2OH^-

　　2NO^3-+9H(電子供體有機(jī)物)→N2+3H2O+3OH^-

　　在好氧單元中，采用鼓風(fēng)機(jī)、射流曝氣器等充氧設(shè)備向好氧池供氣充氧，使好氧池中的溶解氧處于較高水平，為好氧微生物優(yōu)勢生長創(chuàng)造條件。好氧微生物攝取廢水中的有機(jī)物，完成更新?lián)Q代和新陳代謝，從而達(dá)到降解廢水中有機(jī)污染物目的。好氧生化法去除有機(jī)物比較徹底且水力停留時間較短。

　　(4)MBBR工藝。

　　MBBR為流動床生物膜法簡稱(Moving Bed Biofilm Reactor Process),是生物膜附著在載體層表面在廢水中形成流化狀態(tài)的生物接觸氧化法。MBBR工藝特點(diǎn)為脫氮效果較好，處理系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行管理簡單，占地空間小，擴(kuò)容方便，減少堵塞現(xiàn)象，適用廢水處理系統(tǒng)升級改造，但載體價格偏貴。

　　3、運(yùn)行情況

　　該工程就近取用當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)污水廠的脫水污泥進(jìn)行馴化，經(jīng)過3個月調(diào)試，污水處理系統(tǒng)運(yùn)行情況穩(wěn)定，出水水質(zhì)效果較好。自工程驗收投產(chǎn)至今，各項出水指標(biāo)均達(dá)到GB21902―2008《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

　　4、結(jié)論

　　(1)采用“微電解-A2O-MBBR”工藝處理制革廢水，具有設(shè)計合理，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

　　(2)工程運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝處理制革廢水的CODCr和NH3-N去除效率達(dá)90%以上，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到GB21902―2008《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，為同類型的廢水處理提供借鑒。（來源：廣東環(huán)科院環(huán)境科技有限公司）