人工濕地處理合成革廢水的試驗研究

摘要：以麗水某制革企業(yè)污水處理站改建工程為研究對象，根據(jù)當?shù)厮募艾F(xiàn)場地貌條件選擇人工濕地強化處理系統(tǒng)，采用小試裝置進行試驗研究，得出以下主要結(jié)論，系統(tǒng)對DMF的去除率為89.91%，CODcr的去除率為83.68%，TP的去除率為64.04%，NH4+-N的去除率是69.01%，SS的去除率為93.39%，處理出水能綜合實現(xiàn)《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準》（GB 21902-2008）達標排放。試驗結(jié)果表明，采用人工濕地系統(tǒng)來強化處理合成革廢水可行，能充分利用地域環(huán)境特點并發(fā)揮人工濕地系統(tǒng)廉價、運管方便等優(yōu)越性。

關鍵詞：合成革廢水；水質(zhì)分析；脫氮除磷；人工濕地

中圖分類號：X522 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）17-4090-03

Study on Experiment of Synthetic Leather Wastewater Disposed by Artificial Wetland

YING Jun-hui，CHEN Mao-quan，WANG Dong-ming

（Lishui Vocational Technical College，Lishui 323000，Zhejiang，China）

Abstract： By taking a sewage treatment station reconstruction project of a leather enterprise in Lishui as the research object， choosing the constructed wetland reinforced processing system according to the local hydrology and geomorphology condition， and using the pilot device to carry out the experimental study， we have reached the main conclusions as follows： in this system， the removal rate of DMF， CODcr， TP， NH4+-N and SS was 89.91%， 83.68%， 64.04%， 69.01% and 93.39% separately， and the water processing level can meet the requirement of “the synthetic leather and artificial leather industrial pollutant discharge standard”（GB 21902-2008）.The experimental results show that the treatment by using the constructed wetland system to process the synthetic leather wastewater works well， which can make full use of the geographical environment characteristics and get benefits from the low-cost and easy-to-run of the constructed wetland system.

Key words： synthetic leather wastewater； water quality analysis； nitrogen and phosphorus removal； artificial wetland

收稿日期：2013-04-22

基金項目：浙江省教育廳資助項目（Z200908239）

作者簡介：應俊輝（1976-），男，浙江縉云人，講師，碩士，主要從事水污染控制及生態(tài)修復技術研究，（電話）13867086019（電子信箱）

yingjunhui002@163.com。

近年來，以制革為主導產(chǎn)業(yè)的麗水水閣工業(yè)區(qū)已經(jīng)成為麗水市工業(yè)經(jīng)濟的中堅力量，合成革制造成為地方主要經(jīng)濟支柱之一。制革工藝流程中使用各種有機、無機類的皮革化工原料，這些原料以溶液或者懸浮物的形式進入制革廢水[1]，成為嚴重的環(huán)境問題，并受國家高度重視。在2011年12月國務院發(fā)布的《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》中明確要求推進主要污染物減排，著力減少新增污染物排放量，大力推行清潔生產(chǎn)和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，其中制革行業(yè)被列為重點工業(yè)水污染防治對象。

當前對合成革廢水的處理研究主要有強化預處理[2，3]、復合型微生物制劑[4]、DMF（二甲基甲酰胺）回收[5]、工藝改造[6，7]等方面，均在一定程度上提高了處理效果，但都存在設備投入高、工藝復雜或運行管理難度大等缺點。本研究以麗水某制革企業(yè)污水處理站改建工程為研究對象，根據(jù)當?shù)厮募艾F(xiàn)場地貌條件選擇人工濕地強化處理系統(tǒng)，采用小試裝置對合成革廢水進行試驗，為破解合成革廢水處理難題提供新思路。

1 材料與方法

1.1 強化工藝設計

如圖1所示，合成革廢水先經(jīng)廠區(qū)原有A/O（厭氧/好氧）工藝處理，出水引入均化池，通過PVC管導入潛流式人工濕地，再由出水管收集排放。

1.2 濕地構(gòu)筑及工藝裝置

試驗裝置由均化池和潛流式人工濕地組成，均化池有效體積為0.50 m3，濕地單池容積為0.25 m3，濕地平面尺寸為1.00 m（長）×0.50 m（寬），填料層有效高度為0.50 m。濕地種植菖蒲，填料層采用當?shù)睾由?，有效砂粒徑?.25～1.00 mm，不均勻系數(shù)小于4.0。系統(tǒng)底層鋪有直徑為1.0～2.5 cm的礫石排水支撐層。試驗裝置示意圖如圖2所示。

1.3 進水水質(zhì)

一般合成革廢水主要包括合成革生產(chǎn)廢水和合成革生產(chǎn)清下水。合成革生產(chǎn)廢水主要來自精餾塔塔頂水、DMF回收系統(tǒng)沖洗水、水環(huán)泵廢水、水鞣廢水、地沖水及生活污水等；合成革生產(chǎn)清下水主要來自鍋爐煙氣除塵下水及循環(huán)冷卻水排水。人工濕地工藝進水來自于麗水某制革企業(yè)排放污水，試驗用水直接取自制革企業(yè)污水站二沉池出水和清下水排出口，水樣1∶1混合后使用。試驗進水的主要水質(zhì)指標見表1。

1.4 監(jiān)測與分析方法

工藝裝置于2012年10月26日建成并開始運行、調(diào)試，為保證該系統(tǒng)在冬季能夠保證良好處理效果，該濕地系統(tǒng)構(gòu)建于設施溫室大棚內(nèi)，棚內(nèi)平均氣溫9 ℃，平均水溫12 ℃。試驗從2012年12月份正式開始，通過對DMF（二甲基甲酰胺）、CODcr（化學需氧量）、SS（懸浮顆粒物）、NH4+-N（氨氮）和TP（總磷）等主要污染物的定期監(jiān)測研究該系統(tǒng)的凈化處理效果。試驗進水流速控制在0.25 m3/d。DMF采用氣相色譜法（GBZ/T 160.62-2004）測定；CODcr用快速消解分光光度法（HJ/T 399-2007）測定；TP用鉬酸銨分光光度法（GB/T 11893-89）測定；NH4+-N用納氏試劑分光光度法（HJ 535-2009）測定；SS用重量法（GB/T 11901-89）測定；BOD5（生化需氧量）用稀釋與接種法（HJ 505-2009）測定；pH用玻璃電極法（GB/T 6920-86）測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 SS的去除效果分析

由圖3可知，人工濕地對SS的去除效果顯著，平均去除率達到93.39%，出水平均SS為6.37 mg/L，遠遠低于《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準》（GB 21902-2008）SS排放限值40 mg/L的要求，結(jié)果充分展示了人工濕地在去除SS方面的功能優(yōu)勢。人工濕地去除SS主要依靠于濕地填料的過濾作用和濕地植物根系的截留作用，第10天SS去除率提升到94.87%，主要原因是依賴于濕地植物根系不斷成長變密。同時，注意到濕地床有效容積與污染物量大小的相關性，一方面增加濕地床有效容積可以有效改善處理效果；另一方面需要控制SS低濃度進水，以免造成濕地床超負荷運行甚至出現(xiàn)堵塞、溢流現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 CODcr的去除效果分析

如圖4所示，人工濕地對CODcr的去除效果明顯，最低去除率在80%以上，平均去除率達到83.7%，出水平均CODcr為62.0 mg/L，低于《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準》（GB 21902-2008）CODcr排放限值80 mg/L的要求。CODcr的去除依賴于異養(yǎng)菌和菖蒲構(gòu)建的小型生態(tài)系統(tǒng)，試驗進水平均CODcr379.7 mg/L的負荷強度較適宜于該試驗裝置，試驗數(shù)據(jù)表明24 h的停留時間足以保證滿足達標排放要求。

2.3 TP的去除效果分析

如圖5所示，人工濕地對TP的平均去除率達到64.04%，出水平均TP為0.75 mg/L，低于《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準》（GB 21902-2008）TP排放限值1.0 mg/L的要求。濕地除磷功能的相關研究顯示，人工濕地中磷的去除主要依賴基質(zhì)的吸附固定[8]，植物的吸收為輔，微生物對磷主要起形態(tài)轉(zhuǎn)化功能，對磷元素在系統(tǒng)中的遷移有重要影響。為避免試驗中單日（12月24日）排放超標現(xiàn)象的發(fā)生，可以采用添加菌制劑改善濕地除磷效果[9]，減緩填料中磷的積累。

2.4 NH4+-N的去除效果分析

如圖6所示，人工濕地對NH4+-N的去除效果明顯，平均去除率達到69.01%，出水平均NH4+-N為6.58 mg/L，低于《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準》（GB 21902-2008）NH4+-N排放限值8 mg/L的要求。濕地脫氮功能的相關研究顯示，在試驗條件下曝氣能顯著提高濕地的脫氮效率，尤其是NH4+-N的去除率[10]。試驗水樣注入均化池的復氧作用在一定程度上提升了試驗裝置的脫氮能力。

2.5 DMF的去除效果分析

如圖7所示，人工濕地對DMF的去除效果明顯，平均去除率達到89.91%，平均出水DMF為1.70 mg/L，低于《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準》（GB 21902-2008）DMF排放限值2 mg/L的要求。在制革生產(chǎn)中采用DMF作為溶劑，是產(chǎn)生大量含DMF合成革廢水的根本原因。DMF具有一定的生物毒性，是較難降解的有機污染物，人工濕地裝置能取得較好的處理效果，主要歸功于濕地床填料的物理化學作用和植物根系的吸附截留作用。

3 小結(jié)與討論

通過以上的分析，得出如下具體結(jié)論：

1）試驗運行效果良好，系統(tǒng)對DMF的去除率為89.91%，CODcr的去除率為83.68%，TP的去除率為64.04%，NH4+-N的去除率為69.01%，SS的去除率為93.39%，處理出水能綜合實現(xiàn)《合成革與人造革工業(yè)污染物排放標準》（GB 21902-2008）達標排放。表明人工濕地工藝適合該廠改擴建工程，工藝具有可行性。

2）潛流式人工濕地對SS有很好的去除效果，脫氮除磷效果也較佳，剛好與A/O工藝形成互補加強，有效地改善了出水水質(zhì)。

試驗探索為工程設計提供了科學依據(jù)和初步參數(shù)，為合成革廢水處理工藝設計提供了新思路，能充分利用地域環(huán)境特點并發(fā)揮人工濕地系統(tǒng)廉價、運管方便等優(yōu)越性，可節(jié)約廢水治理費用。針對試驗中出現(xiàn)的單日排放超標現(xiàn)象，按照目前的工藝參數(shù)具體運行必然存在一定的超標風險，需要進一步開展優(yōu)化工藝參數(shù)研究，以解決實際風險問題。

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