摘要:制革废水是一种高浓度,成分复杂、较难处理的,严重污染水源生态环境工业废水。有多种生化处理方法及工艺应用于制革废水的处理,SBR法有其自身的优点,应用SBR法处理制革废水,取得不错的效果,而其费用大大降低。
关键词:制革废水 生化处理 活性污泥法 SBR法
制革工业废水是一种对水源生态环境严重污染的废水。它的生化需氧量高,悬浮物多,带有色泽及臭味,并含有硫化物、铬、植物鞣剂及酚类合成鞣剂等有害物质,是一种较难治理的工业废水。我国制革工厂目前有500多家(不包括乡镇企业),以生产猪、羊、牛皮产品为主。猪皮生产占80%,每年生产猪皮6000-8000(万张),牛皮800-900(万张),羊皮2000-3000(万张)。制革行业每年排放废水7000万吨,约占全国工业废水总排放量的0.3%。据调查统计,目前只有30%的制革企业不同程度的简单处理了废水,其余的70%产生的废水未经任何处理,自然排放。对环境造成严重污染,对生态带来破坏[9]。
制革工艺主要包括腌制、浸灰(回软、脱脂、脱毛)、鞣制、以及后整理工序。大多数的废物和污染物是在湿加工过程(浸灰、鞣制)产生。我国大多数制革厂采用石灰脱毛和铬鞣技术,少数制革厂采用酶脱毛和铬鞣技术。
制革废水的处理方法,可归纳为物理方法、化学方法和生物处理方法。文献中介绍的生化处理方法适用于大中型制革厂的废水治理。本文比较了几种常用的生化法在处理制革废水中的应用,建议采用SBR法作为处理制革废水的工艺,具有其实用性和先进性。
一、制革工业废水的产生及特点
制革工业排放的废水特点是有机污染浓度高,悬浮物质多,水量大,废水成份复杂,其中含有有毒物质硫与铬。按照生产工艺过程制革工业废水由七部分组成:高浓度氯化物的原皮洗涤水和酸浸水、含石灰,硫化钠的强碱性脱毛浸灰废水、含三价铬的兰色铬鞣废水、含丹宁和没食子酸的茶褐色植鞣废水、含油脂及其皂化物的脱脂废水、加脂染色废水、各工段冲洗废水。其中,以脱脂废水,脱毛浸灰废水、铬鞣废水污染最为严重。
1.脱脂废水:我国猪皮生产占制革生产的80%,在猪皮生产的脱脂废水中,油脂含量高达10000(mg/L),CODcr20000(mg/L)。油脂废水占总废水4%,但油脂废水的耗氧负荷却占到总负荷的30-40%。
2.脱水浸灰废水:脱毛浸灰废水是硫化物的污染源。废水CODcr20000-40000(mg/L),BOD54000(mg/L),硫化钠1200-1500(mg/L),pH为12,脱毛浸灰废水占总废水的10%,而耗氧负荷占总负荷40%。
3.铬鞣废水:铬鞣废水是三价铬的污染源。铬鞣过程,铬盐的附着率60%-70%,即有30%-40%的铬盐进入废水。铬鞣度水Cr3+3000-4000(mg/L),CODcr10000(mg/L),BOD52000mg/l。
制革厂的各路废水集中后,称为制革综合废水。综合废水也是高浓度的,水质一般为pH=8-10,SS2000-3000(mg/L),BOD5500-2000(mg/L),Cr3 60-100(mg/L)。S2-100-200(mg/L),C1-200(mg/L)。
二、几种常用制革工业废水生化处理方式及特点
制革废水经过适当废水中的硫化物、铬等对生化有抑制物质均可以降至要求以内,BOD/COD值约在0.35~0.40左右,生物降解性较好。因此生物处理技术广泛用于制革废水处理。
1.传统活性污泥法:活性污泥法创建于1917年,是利用河川自净原理的人工强化高效处理工艺,已成为有机性污水生物处理的主体。在制革废水的处理中,活性污泥法的应用是相当普遍的,如西德的Wam制革污水处理厂、Lonis Sonwe-izer皮革厂,日本“室”皮革株式会社,国内北京东风制革厂、常州皮革厂、哈尔滨制革厂等采用活性污泥法,该法对生化需氧量去除率在90%以上,化学需氧量在60%-80%之间。色度在50%-90%之间,硫化物在85%-98%之间。传统活性物泥法处理效率高,适用于处理要求高二水质相对稳定的污水,但它要求进水浓度尤其是有抑制物浓度不能高,而制革废水中的硫化物及铬在超过一定浓度时对生化有抑制,同时它不适应冲击负荷,需要高的动力和基建费用。[7]
2.氧化沟:氧化沟法是活性污泥法的一种变种。氧化沟处理制革废水,处理效果稳定,操作管理简单,运行成本较低,日益受到人们的重视, 氧化沟有多种池型:CARROUSEL型、Orbel型、双沟型、三沟型。江苏南京制革厂、浙江海宁制革厂、湖北十堰制革厂等均采用氧化沟技术,该法对有机物去除率BOD5在95%以上,CODcr在95%,硫化物在99%-100%,悬浮固体75%左右,石油类99%以上。[7]
3.接触氧化:接触氧化法是介于活性污泥法与生物膜法之间的生物处理方法。接触氧化法具有较强的耐冲击负荷能力,污泥生成量少,无污泥膨胀,易维护管理,如设计不当,容易产生堵塞。广东江门制革厂,扬州制革厂,采用此法。该法对有机物去除率BOD5在95%左右,COD在92%左右。硫化物在98%左右。[7]
4.双层生物滤池:双层生物滤池是新开发的一种生物处理技术,它省去生物处理过程中必不可少的二次沉淀池。该法结构简单,高负荷运行。江苏吴江制革厂采用此法。该法对各种污染物的去除率:悬浮固体95%,生化需氧量98%,化学需氧量90%,三价铬96%以上,硫化物96%。[7]
四、SBR法在制革污水处理中的应用
SBR法全称为间隙式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process),是在单一的反应器中,按时间顺序进行进水、反应()、沉淀、出水、待机(闲置)等基本操作,从污水流入开始到待机时间结束为一个周期,这种周期周而复始,从而达到污水处理的目的。
1、SBR生化处理法特点[4]
1)构筑物少,可省去初沉池;无二沉池和污泥回流系统。与其它生化处理法相
比,基建和运行费用低,维护管理方便;
2)SBR的进水工序均化了污水逐时变化的水质、水量,一般不需设置调节池;
3)SBR工艺在时间上是理想的推流过程,在空间上是完全混合式,因此耐冲击负荷;
4)污泥的SVI值较低,一般不会发生污泥膨胀;
5)运行方式灵活,可同时实现对氮磷的去除;
6)SBR工艺的沉淀过程是在静止的状态下进行,处理水质优于连续式活性污泥法;
7)运行操作、参数控制易实施自动化管理。
2.SBR法应用于制革废水处理的工程实践
江山制革厂是专业生产猪皮革的企业,2000年生产猪皮近300万张,是江山市重点骨干企业。企业于2000年4月委托我院对原有污水处理设施进行重新设计、改造和调试工作。经多方调查研究,总结国内外制革污水处理的成功经验,利用企业已有污水处理设施,对系统进行重新设计,设计处理能力3000m3/d,处理进水CODCr为2600mg/L,生化处理系统主体采用SBR法,。于2001年8月由衢州市环境保护局主持通过验收。
1)处理系统流程
前工段制革废水先经机械格栅除去碎皮毛、皮屑等杂物后,与后工段染色废水混合后,进入初沉池,除去大量的麸糠等悬浮物后自流入预曝调节池进行水质水量调节,并脱除一部分的硫化物。然后经一级加药气浮装置除去大部分悬浮物、总铬后进入SBR池进行好氧生化处理,通过好氧细菌的新陈代谢作用除去大部分有机污染物后,出水经滗水器达标排放。
2)SBR反应池工艺参数
SBR反应池平面尺寸30×16×4.5m,分成2格,总深4.5米,有效水深4m,有效容积3840m3,停留时间30h;配TSE150型罗茨风机两台,单台风量:36.3m3/min·台,风压:5mH2O;反应池底布置ZH-80微孔管200套,风量:3~4m3/m.h,服务面积:~0.5m2/套;设SHB-500型滗水器两台,单台滗水量500m3/h,有效滗水深度1m,最大滗水深度1.2m,堰口长3m;单池运行周期8h,周期进水量500 m3/周期,进水约4h,分6h,沉淀1h,排水闲置1h。控制SV%在25%~30%左右,SVI100左右,DO为2~4mg/L左右。由于企业要求,SBR池采用手动方式运行。
3)处理效果
系统设计进水CODCr2600 mg/L,硫化物80mg/L,总铬80mg/L,实际平均进水
CODCr4040 mg/L,硫化物51.5mg/L,总铬28.59mg/L,最高时CODCr6580 mg/L,硫化物173mg/L,总铬85.5mg/L;SBR反应器设计进水CODCr800~900 mg/L,实际平均进水CODCr2240mg/L,最高达3350mg/L。调试完成后,系统运行稳定,出水各项指标均达到GB8978-96《污水综合排放标准》二级标准要求,处理效果高,对CODCr、S2-、SS、总铬的去除率分别为93.3%、99.0%、90.3%、99.4%。
4)技术经济指标
在不计折旧、管理费用下处理每吨水直接费用为1.02元/m3,处理吨水用电0.96度/m3。扣除可节省费用每吨水直接费用为0.8元/m3,处理吨水用电0.8度/m3。
五、结论
1.与其它生化处理方法相比,SBR法具有生化处理的一般优点;
2.SBR法适用于制革废水处理;,
3.应用SBR法处理制革污水,可以节约工程基建投资,降低处理费用,同时易于实现自动控制,方便维护管理;
参考文献
1.成都大学等编《制革化学及工艺学》轻工出版社,1982
2.江山恒昌皮革有限公司污水处理工程竣工验收及报告
3.哈尔滨建筑工程学院主编《排水工程》下册,中国建筑工业出版社,1994
4.孙力平等主编《污水处理新工艺与设计计算实例》,科学出版社,2001.5
5.吴浩汀著《南京制革厂的污水处理技术[1990]》、《浙江江富邦皮革有限公司废水处理工程[1994]》、《浙江海宁制革总厂废水处理工程[1998]》
6.M.Bosnic, J.Buljan与R.P.Daniels《制革污水中污染物分析及各国排放标准》2000.11
7.刘立伟《制革工业废水治理技术现状分析》1992
8.上海富国皮革有限公司《制革污水处理的工艺技术》1999.10
9.上海环保之窗《中国制革行业概况2000》