制革廢水處理工藝選擇與分析

胡靜

（寧夏建設職業技術學院，寧夏 銀川750000）

前言

當前，由于我國城市的發展以及工業化進程的加快,皮革制品已經成為人們生活中必不可少的一部分。因制革過程中各工段添加大量的無機物和有機物,使制革廢水具有以下特點：污染物種類繁多、成分復雜、廢水色度大、懸浮物多,可生化性好等。若這些廢水未經處理排入自然界中，將會對生態環境和人類健康造成嚴重影響。因此，這些廢水亟需進行有效的處理。

文章簡述了制革廢水的主要污染物來源及其危害，探討了各分段處理工藝的優勢與劣勢，旨在從環境角度和企業成本經濟方面分析各工藝，為各制革企業根據實際情況選擇最佳工藝提供參考。

1 預處理工藝的選擇

1.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法通過投加的混凝劑的凝聚和絮凝作用，與廢水中的懸浮物形成較大的絮凝體，最終沉淀，達到去除的目的。

因此，針對懸浮物質含量較高的污水，可以在前段設置混凝沉淀工藝去除污水中懸浮物質的同時去除部分非溶解性的有機污染物質。

1.2 吸附法

吸附是指利用多孔性物質的表面能，吸引某些物質，使其停留在多孔性物質表面上。固體稱為吸附劑，被固體吸附的物質稱為吸附質。吸附劑與吸附質之間除了分子之間的引力還有化學鍵力和靜電引力。

在制革工業廢水處理中，應用最廣泛的是活性炭吸附法，主要處理對象是廢水中用生化法難于降解的有機物，活性炭吸附法的特點是去除率高，常應用于可進行物質回收的高濃度廢液處理工程中，由于活性炭達到飽和后需要再生才能重復使用，在小規模的廢水處理工程中，如果使用活性炭吸附法，必須解決再生問題，因此，在大規模廢水工程中應用存在一定的難度。若使用粉末活性炭一次性的投加，運行費用比較高，而且泥量很大。

1.3 化學氧化法

化學氧化法的特點是對某些有毒有害難生物降解的有機物處理效果好，但都存在一些不足[1-3]：

①處理有機污染物的選擇性差，通常是將全部污染物通統氧化為CO2和H2O，即便是控制反應條件使這類技術在難生物降解有機物的生物處理中用作預處理氧化，也是以優先降解容易生物降解的有機污染物為前提，因此，消耗的氧化劑多、不經濟，且不能充分發揮后續生物處理的優勢。

②設備投資大，運行費用高，如臭氧氧化法，由于臭氧的溶解性低，在水中溶解度只有0.32 g/L，使得臭氧的利用率低；生產臭氧的電耗高(16～20 kw.h/kgO3),使得設備的運行費用高；同時臭氧發生器的設備投資也很大。

③反應條件較為苛刻，對操作人員的要求較高，且常需要高溫、高壓，能耗高、成本高，如(催化)濕式氧化法，因此(催化)濕式氧化法僅適用于小流量高濃度的有機廢水。

④對某些有毒有害難降解的有機廢水的處理效果不好，如濕式氧化法即使在很高溫度下，對多氯聯苯、小分子羧酸的處理效果不理想；而且濕式氧化過程中可能會產生某些毒性更強的中間產物。

2 生化工藝的選擇

一般污水生物處理又可分為活性污泥法和生物膜兩種。生物膜法是利用微生物在固體介質（填料、濾料等）上掛膜，提高容積負荷，占地面積小，但在實際運行控制過程中存在池型復雜、控制困難、膜易積存、濾料流失、水流短路以及池底布氣管檢修不便、填料堵塞、板結等問題[4]。

活性污泥法同生物膜法相比，具有效果好，經驗豐富等優點，因此，對污水進行脫氮除磷，一般來講，活性污泥法是其中的首選方案，在國內外亦被普遍采用。

我國從20 世紀80 年代初開始開展生物處理研究，目前常用的生物處理工藝有SBR 法、氧化溝等，均取得較好效果。

2.1 A/O 工藝

A/O 法即厭氧/好氧（或缺氧/好氧）活性污泥法。其流程簡圖如下：

圖1 A/O 法流程簡圖

2.2 A/A/O 法

A/A/O 法即厭氧/缺氧/好氧活性污泥法。其流程簡圖如下：

圖2 A/A/O 工藝流程簡圖

2.3 UCT 工藝

UCT 是A/A/O 工藝的一種改進。

UCT 工藝在運行過程中，因回流比的確定直接影響其處理效果，過程管理較為復雜，靈活性較差。

2.4 氧化溝法

傳統的氧化溝處理效果較差，在前增設厭氧池，在溝體內增設缺氧區（如圖3），以充分發揮其脫氮除磷功能。

圖3 改良型氧化溝工藝簡圖

2.5 AB 法

AB 法又稱為吸附-降解兩段活性污泥法，該處理方法適用于處理水質、水量變化大、污染濃度高的污水。

3 高級氧化工藝的選擇

由于制革工業污水中含有較多難降解有機物，采用高級氧化技術中的羥基自由基氧化法作為深度處理的保障技術，當前端污水處理出現異常導致出水水質超標時，啟用保障技術。

該技術是指在廢水中加入氧化劑，產生一種名為羥基自由基（·OH）的中間產物，此產物具有極強的氧化能力，是僅次于元素氟的無機氧化劑。·OH 與生化后廢水接觸，與廢水中的有機物通過羥基加合、取代、電子轉移等，在短時間內使有機污染物直接氧化降解為CO2和H2O 等簡單無機物，或者說，使廢水中的有機物全部或接近完全礦化。

該技術的特點是降解有機物速率高、礦化能力強、操作簡便、不會產生二次污染，適用于處理難降解污水，目前以產生·OH作為氧化劑的污染物處理技術主要有以下幾種：

3.1 Fenton 試劑法

Fenton 體系是一系列復雜的鏈式反應，它的發起是由作為催化劑的Fe2+催化分解H2O2，生成·OH，進而導致一系列的鏈式反應快速降解廢水中的有機污染物。

3.2 光催化氧化

光催化氧化法是指在廢水中投加TiO2催化劑，并施加一定能量的光輻射，產生氧化能力極強的自由基，降解廢水中的有機污染物。

3.3 臭氧聯用技術

臭氧（O3）同樣具有強氧化性，但O3不是對所有的污染物都具有強的去除率，即它的去除具有選擇性。一般情況下，為保證處理效果，O3一般不單獨使用，需與其它技術聯用。O3在H2O2或UV 催化下可產生協同效應，UV 較大程度上提高了污染物的可生化性，而H2O2可促進O3分解生成·OH，使得H2O2/O3和O3/UV的聯用對污染物降解顯著提高。

由于光催化氧化、超聲波催化氧化目前主要處于試驗室研究階段，真正工程應用較少，臭氧聯用技術在大規模工業污水中應用較少，Fenton 的氧化能力強，適用性廣，運行穩定，能夠氧化多種難降解有機物，到目前為止，是工程應用最廣泛的高級氧化技術，在難降解工業污水處理工程中已數次成功應用。

4 除臭工藝的選擇

目前，國內外主要的除臭技術有活性炭吸附法、熱氧化法、氧離子基團除臭法、化學洗滌法、生物過濾法和植物液除臭法等。

4.1 活性炭吸附法（脫臭）

活性炭吸附法是利用活性炭的吸附能力，臭氣和活性炭一旦接觸，即被留在活性炭的孔隙內，達到了脫臭的目的。該法效果好，但成本高[5]。

4.2 芬頓除臭法

芬頓試劑是由H2O2與Fe2+按照一定比例混合，并發生化學反應得到一種強氧化劑。該氧化劑的電極電勢為2.80 EV，遠高于氯氣、次氯酸鈉、二氧化氯、臭氧的電極電勢（臭氧2.23 EV）特別適用于含有機硫化物且難以治理的惡臭廢氣處理。

芬頓試劑的化學反應是以30%H2O2和FeSO4·7H2O 混合，以Fe2+為催化劑的一系列羥基自由基反應，具體反應方程式如下所示：

4.3 植物液除臭法

植物液除臭技術依托于多種天然植物的提取液，植物液中含有的蒎烷、薄荷烷、萜烯類、醇、醛、羧酸、酮等多種有效成份具有很強的化學活性，可通過吸附、吸收、分解、化合、催化氧化、軛合等一系列物理、化學反應機制，徹底去除臭氣中的致臭成分。

天然植物液除臭技術，因其先進的技術和科學的方法，能真正意義上實現綠色、環保，既不會影響人體健康，對環境也不會造成二次污染。

5 污泥深度脫水工藝比選

對于制革廢水，常用到的污泥脫水工藝有連續帶式深度脫水壓濾技術和傳統高壓板框深度脫水技術，其技術參數對比如表1 所示。

表1 深度脫水工藝對比表

6 結語

制革廢水的產生量大且成分復雜、污染物種類繁多、含鉻等重金屬等特點，一直是環保部門重點監管的對象。我國對于制革廢水工藝的研究也一直在不斷的優化和創新，越來越多的新技術新科技應用到生產中。在工藝設計時要綜合考慮各個方面，如區域的特點、占地面積、處理效果、工藝設計、投資費用、運行維護等，確保處理后的制革廢水能夠實現達標排放。