制革廢水多段A/O處理技術研發與工程應用

鄒 燦

（江西維清環境工程有限公司，江西 南昌 330000）

在“十二五”出臺后，我國水污染標準中增加了“氨氮”作為常控指標，并對工業、農業以及生活廢水中氨氮的排放總量做出了全新的要求。制革行業主要是對牲畜皮革進行生產加工，牲畜的生皮具有不穩定性，極易出現腐爛現象，而經過制革工藝轉化后，便可成為穩定的材料，應用于人類日常生活中的各個領域[1]。同時，皮革行業的發展也為人們帶來了更多的商機，有效推動了社會的發展。但是制革行業的大力發展也為我國生態環境帶來了巨大的煩惱。據調查統計，我國每年制革行業會產生1.49 t的氨氮排放，如果沒有進行良好的處理，流入到生態環境中，會造成大量的水環境污染，進而影響人們的正常生活。因此，只有積極引入多段A/O廢水處理技術，才能更好的實現制革廢水的處理。

1 制革廢水處理新技術應用的意義

隨著我國制革產業的不斷發展，生產規模也不斷擴大，同時生產過程中產生的廢水量也越來越多，污染物排放影響也越來越嚴重。在我國現階段國情發展的背景下，制革企業想要持續穩定的發展，就必須做到環境與經濟協調發展，創新廢水治理工藝，只有這樣才能滿足經濟健康發展需求，促進生態與工業的有序發展[2]。就當前的環境狀態來看，我國對產業結構實現了全面調整，重點對制革行業提出了全新的要求，強化制革生產廢水的分流分治理念，加強污水排放量和排放濃度的控制，同時做好制革生產固體廢物處理，嚴格杜絕惡臭污染物流入生態環境。

2 制革廢水的特點和污染來源

2.1 特點

在皮革制造業領域，制革生產會產生許多副產物，如皮革廢料、制革廢水和廢氣等，這些副產物對生態環境具有嚴重的影響。其中，制革廢水的污染對生態環境的影響最為嚴重，主要原因是在制革生產活動中會產生大量的廢水，每加工1 t牛皮就會產生40～75 m3制革廢水；其次，制革廢水的成分十分復雜，其中包含多種有機物、無機物等有毒物質，大約每公斤皮革生產就會添加300 kg化學元素，含有大量的金屬有害元素；最后，制革廢水還具有較強的流動性，比固態廢物更容易擴散，對公共衛生與生態環境會造成巨大的危害。制革廢水的產生主要是由各個生產工序所產生的廢水匯集而成，由于加工的原料和藥劑種類較多，加工工藝復雜，因此制革廢水具有復雜的特性。只有全面了解制革生產的各道工序，才能更好的選擇廢水處理手段，實現良好的制革廢水處理效果[3-4]。

2.2 制革廢水污染物來源

制革工業生產活動的原材料主要為動物的生皮，經過復雜的加工技術以及化學制劑的處理，從而生成穩定的皮制品，同事伴隨產生大量的廢物污染物。在制革生產中，水和化學原料是主要消耗材料，同時在生產過程中還會存在一些化學材料反應不充分的情況，進而流入并污染水資源。此外在制革過程中，動物生皮中含有大量的脂肪、蛋白質等有機物質，處理后溶于水中也會使廢水成分更加復雜。

一般制革企業在皮革生產過程中，主要分為三個階段：準備階段、鞣制階段與整飾階段。在制革準備階段，一般需要對動物毛皮進行清洗、脫毛、取肉以及修邊和軟化，這一系列的工作中會傳輸濃度較高的COD，同時也會出現大量的硫化物融于水中，使廢水呈現堿性。在生皮浸水清洗過程中，皮上的血漬、塵土、糞便等雜物流入水中，而脫毛過程需要在堿性條件下進行，這時皮毛內的脂肪和蛋白質就會融入水中。

鞣制階段一般包括浸酸、鞣制、中和等三道工序，其中會使用大量的甲酸和硫酸溶液，同時也會流入到廢水中，因此鞣制階段的廢水具有較高的酸度。

此外，在整飾階段也包含兩個階段，整飾階段包括中和、染色以及加脂，其中需要添加Na HCO3、NH4HCO3等化學制劑，因此會造成廢水污染。

3 制革廢水中的有害污染物

制革廢水的成分復雜，包含多種類型的污染物質。動物原皮在加工過程中會應用到多種化學原料，同時產生大量的原料殘留和污染物質。

3.1 重金屬鉻

制革過程會應用到鉻、明礬以及硫酸鉻去除皮革中的蛋白質，鉻對環境的直接影響比較小，同時也是人體脂肪代謝所需的微量元素。但是在廢水中，鉻很可能會轉化為Cr（Ⅵ），該物質具有嚴重的致癌性，人體吸入會提高肺癌的發生風險，皮膚接觸也會發生潰爛和皮疹，對人體健康具有嚴重的損傷。

3.2 硫化物

制革過程還會用到硫酸鹽等化合物，進而產生大量的硫化物，硫化物在厭氧條件下的pH為5～9左右，會被還原成H2S，作為一種有毒氣體會影響人的神經系統，對人體造成巨大的傷害。

3.3 氨氮

制革廢水中還會含有大量的氨氮，主要來源為生皮加工中的有機氮化合物，比如脫毛過程中的角質蛋白。另外，在制革生產中還會使用多種銨鹽，從而生成氨氮和液氨，廢水中的氨氮會消耗大量的溶解氧，這會導致水體溶解氧不足，最終造成水生物死亡[5-7]。

4 制革廢水多段A/O處理工藝可行性分析

4.1 多段A/O具有去除氨氮和總氮的作用

多段A/O在分段進水后，可加強反硝化的作用，在理想狀態中，如果A/O系統進水中不含有NO2--N與NO3--N，那么消化液回流以及污泥回流中含有的NO2--N與NO3--N在第一段A/O系統中就能夠實現完全反硝化，在進入各級污泥中的NH4+-N在O區實現完全硝化，從而實現氮素質量平衡。以四段A/O處理工藝為例，進水流量的比例分配α=25%，R=50%，不設消化液回流（r=0）的條件下，系統的理論脫氮率最高可達87.5%＞84%。由此可見，多段A/O處理工藝能夠實現良好的氨氮和總氮處理去除效果。

4.2 多段A/O處理技術具有良好的可靠性

在實際應用中，多段A/O系統的分段進水能夠對碳源進行良好的分配，一般不需要再次進行碳源補充，就可以實現良好的反硝化作用，有效降低了污水處理的實際成本；其次，多段A/O系統的進水流量調節以及反應區的改變，可有效抵抗進水沖擊產生的負荷以及適應季節性溫度變化；第三，多段A/O系統可以實現缺氧和好氧的交替運行，限制了活性污泥對氧的溶解，抑制好氧菌的滋生，從而實現便捷的管理效果。最后，多段A/O系統相比于傳統前置反硝化具有更高的工藝水平，在同等情況下縮小了池容，節約了基建成本。

5 制革廢水多段A/O處理工藝應用

相比于傳統的反硝化工藝，多段A/O處理技術是一種全新的高效污水凈化技術。通過將多個結構的A/O單元串聯在一起，將進水按照流量比例進行分配，廢水中的有機碳在缺氧區進行反硝化反應，同時好氧區將氨氮進行良好的硝化處理，使其以鹽酸鹽氮的形式進入A/O的缺氧區，作為反硝化細菌的能量來源，系統的脫氮在多段A/O區域得以實現。

在相同的環境下，多段A/O處理工藝能夠有效實現節約池容效果，而在實際的污水處理中可以看出，多段A/O技術相比于傳統的A/O技術可以縮減20%，并且對氮的去除效果更加理想。經過對制革污水處理廠中應用多段A/O工藝實踐來看，經過18個月的數據分析來看，廢水中氮元素和BOD的去除比分別為76%～85%與82%～86%。

多段A/O去除工藝在氮元素的處理中有著顯著的效果。但是對于傳統工藝來說，雖然A/O、A2/O、UCT等工藝都可以實現氮處理，但是這些工藝都需要投入大量的外碳源以及消化液，同時還需要應用硝化細菌以及加堿劑的投入，大大增加了廢水處理成本。而多段A/O去除工藝可以實現反硝化作用，大大節約了碳源消耗，并且可調節進水流量，避免了消化液回流的問題。因此，多段A/O去除工藝的應用有效降低了廢水處理成本，同時也可有效去除廢水中的污染元素，結合多段A/O工藝的優勢來看，其在未來工業發展中具有較大的優勢[8]。

另外，含有金屬鉻和硫物質的廢水直接進入A/O系統會導致設備損壞，并且由于各時段的污水排放量波動較大，如果直接進入處理單元，還會造成巨大的沖擊負荷，也不利于運行管理[9]。同時各時段的廢水污染物濃度波動也比較大，很難使生化處理系統發揮出良好的作用。為此，通過多段A/O處理技術，在污水處理設施前設置格柵或濾網能夠去除漂浮物或大型懸浮物質，泥沙等無機顆粒的去除則采用沉砂池，考慮到含鉻及含硫廢水的含沙量并不大，可設置預沉池，將泥沙和懸浮物質一并去除。此外，還可設置調節池，調節水量，均衡水質，為后續處理單元特別是生化處理創造良好的進水條件。

6 結論

綜上所述，隨著我國制革工業的不斷發展，工業生產規模不斷擴大，產生的廢水流量以及濃度也不斷增加，給我國水環境治理帶來了巨大的壓力。為了有效緩解這一問題，必須引入全新的多段A/O去除工藝，充分分析制革工業生產中各環節產生的污染元素，并充分發揮多段A/O去除工藝的優勢，促進我國制革行業的健康發展，保護我國水環境不受污染，給人們營造一個健康的生活環境，對社會的發展具有重要意義。