摘(zhai)要(yao): 采用(yong)一體化臭氧(yang)曝(pu)氣生(sheng)物濾池－上流式曝(pu)氣生(sheng)物濾池組(zu)合工藝深度處理某制革廠廢水，在進水量為50～80 m3/d 的(de)條(tiao)件下(xia)，出水COD、氨氮可分(fen)別控制在100、10 mg/L以下(xia)，色度為5～10 倍，完全達到該廠廢水回用(yong)和排放標(biao)準(zhun)。在不考慮(lv)人工及折(zhe)舊(jiu)費(fei)的(de)情況下(xia)，運行成本僅(jin)為3.15 元/m3 ，具有良(liang)好的(de)經(jing)濟效益和環境效益。

關鍵詞: 制革廢水; 深度(du)處理; 一體化; 臭氧曝氣生物濾(lv)池(chi)

廣東省佛山(shan)市南海區(qu)某(mou)皮革廠主要從事牛皮半成(cheng)品的(de)加工。生(sheng)產工藝主要由洗皮、去肉、脫(tuo)毛、浸灰、浸酸(suan)、軟(ruan)化(hua)、水(shui)洗、鉻鞣等(deng)工段組成(cheng)，該生(sheng)產過程廢水(shui)排放量(liang)大、污(wu)染(ran)涉及面(mian)廣、毒性強、有機(ji)物(wu)濃度(du)高，污(wu)水(shui)中含有大量(liang)硫化(hua)物(wu)、鉻等(deng)有害物(wu)質(zhi)以(yi)及油脂、木(mu)質(zhi)素、蛋(dan)白質(zhi)等(deng)，極易對環境造成(cheng)嚴(yan)重(zhong)污(wu)染(ran)［1］。

企業日均廢(fei)水(shui)排放量為(wei)50～80 m3，其中(zhong)的主要(yao)污染物(wu)為(wei)COD、氨(an)氮、總(zong)鉻、硫化(hua)物(wu)、SS 及色度(du)。該廠原先采用(yong)混凝－厭(yan)氧(yang)/好氧(yang)組合(he)工藝處理制(zhi)革(ge)廢(fei)水(shui)，該過程(cheng)對去除(chu)廢(fei)水(shui)中(zhong)總(zong)鉻、SS 及硫化(hua)物(wu)效果顯著(zhu)，但出水(shui)仍含部分(fen)難降解(jie)有機物(wu)，可生化(hua)性差，COD、氨(an)氮和色度(du)均偏(pian)高(gao)，無法滿足其廢(fei)水(shui)回用(yong)和排放要(yao)求，需對工藝進行改(gai)進。

一體(ti)化臭氧曝氣生(sheng)物濾池(O3－BAF)系統結合了高級氧化、生(sheng)物吸(xi)附和生(sheng)物降解等多種工(gong)(gong)藝(yi)技(ji)術的(de)優勢，是在臭氧預氧化－曝氣生(sheng)物濾池組合工(gong)(gong)藝(yi)［2］的(de)基礎(chu)上(shang)開發出來(lai)的(de)新型廢水深度(du)處(chu)理工(gong)(gong)藝(yi)。

首先，將臭(chou)氧(yang)通過(guo)文丘里管直接投加(jia)(jia)到曝(pu)氣生(sheng)物(wu)濾(lv)池(chi)的(de)(de)(de)底(di)部(bu)布(bu)(bu)(bu)水層，在(zai)(zai)布(bu)(bu)(bu)水層同(tong)時(shi)實現布(bu)(bu)(bu)氣布(bu)(bu)(bu)水和臭(chou)氧(yang)氧(yang)化(hua)(hua)，然(ran)后含臭(chou)氧(yang)的(de)(de)(de)廢(fei)水從(cong)底(di)部(bu)進入曝(pu)氣生(sheng)物(wu)濾(lv)池(chi)的(de)(de)(de)填料層進行生(sheng)化(hua)(hua)處理，在(zai)(zai)一(yi)個(ge)反應(ying)器內部(bu)同(tong)時(shi)實現臭(chou)氧(yang)氧(yang)化(hua)(hua)和生(sheng)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)協同(tong)作(zuo)用(yong)。運行成本方面，一(yi)體(ti)化(hua)(hua)工藝(yi)將臭(chou)氧(yang)直接加(jia)(jia)入曝(pu)氣生(sheng)物(wu)濾(lv)池(chi)的(de)(de)(de)布(bu)(bu)(bu)水層，可(ke)以(yi)減少(shao)(shao)一(yi)級(ji)水泵提(ti)升，同(tong)時(shi)由(you)于臭(chou)氧(yang)氧(yang)化(hua)(hua)廢(fei)水中的(de)(de)(de)有(you)機物(wu)后轉化(hua)(hua)為氧(yang)氣，加(jia)(jia)上臭(chou)氧(yang)化(hua)(hua)氣體(ti)中提(ti)供的(de)(de)(de)氧(yang)源，大大減少(shao)(shao)了曝(pu)氣生(sheng)物(wu)濾(lv)池(chi)的(de)(de)(de)曝(pu)氣量; 基建投資(zi)方面，采(cai)用(yong)一(yi)體(ti)化(hua)(hua)O3－BAF 設備(bei)，可(ke)以(yi)減少(shao)(shao)一(yi)級(ji)臭(chou)氧(yang)氧(yang)化(hua)(hua)池(chi)體(ti)，可(ke)以(yi)在(zai)(zai)較低(di)的(de)(de)(de)基建費用(yong)下實現臭(chou)氧(yang)與曝(pu)氣生(sheng)物(wu)濾(lv)池(chi)的(de)(de)(de)協同(tong)作(zuo)用(yong)。

對該制革廠生(sheng)(sheng)(sheng)化(hua)(hua)出(chu)水(shui)水(shui)質特點進(jin)行(xing)分(fen)析論證后，擬采用一體化(hua)(hua)臭氧曝氣(qi)生(sheng)(sheng)(sheng)物濾(lv)池—上(shang)流式(shi)曝氣(qi)生(sheng)(sheng)(sheng)物濾(lv)池組合工藝(yi)對廢水(shui)進(jin)行(xing)深度(du)處理，出(chu)水(shui)水(shui)質需達(da)到廣(guang)東省(sheng)地方標準《水(shui)污染物排放限值(DB44/26—2001)》第(di)二(er)時段一級排放標準。

1 廢水的水質、水量及排放標準

該深度處理(li)系統的進(jin)水(shui)(shui)為好氧生化出水(shui)(shui)，含(han)有部分懸浮物，設計(ji)(ji)進(jin)水(shui)(shui)量為4 m3/h。水(shui)(shui)經深度處理(li)后，須達(da)到公司(si)生產回用水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)標(biao)(biao)準和安全排放標(biao)(biao)準。廢水(shui)(shui)pH、色度、COD、氨氮(dan)、SS 等水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)指標(biao)(biao)的檢測分析(xi)按《水(shui)(shui)和廢水(shui)(shui)監測分析(xi)方法(fa)》［3］中規(gui)定(ding)的標(biao)(biao)準方法(fa)進(jin)行。設計(ji)(ji)進(jin)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)和排放標(biao)(biao)準見表(biao)1。

表(biao)1 進(jin)水水質與(yu)排放標準

2 廢水處理工藝

2.1 工藝流程

經生(sheng)化處理(li)后的廢水中，殘留的有(you)機物(wu)多為難生(sheng)物(wu)降解的溶解性(xing)有(you)機物(wu)，且(qie)氨氮(dan)含量及(ji)色度偏(pian)高(gao)。廢水深度處理(li)工(gong)藝流(liu)程如圖1 所示。

圖1 廢水深度(du)處理工藝流程

2.2 主要構筑(zhu)物

經(jing)改造后(hou)，廢水深(shen)度處(chu)理系統(tong)主要構筑物及設計參(can)數如表(biao)2 所(suo)示。

表2 主要構筑(zhu)物和設計參數(shu)

進水(shui)流量Q = 4 m3/h，一體(ti)化O3－BAF 系(xi)(xi)統填(tian)料(liao)(liao)高度H一體(ti)填(tian)料(liao)(liao)= 4.7 m，上流式BAF 系(xi)(xi)統填(tian)料(liao)(liao)層高度H填(tian)料(liao)(liao)= 3.2 m，填(tian)料(liao)(liao)采用粒徑為3～5 mm的陶(tao)粒，陶(tao)粒孔(kong)隙率η = 50%。布氣(qi)系(xi)(xi)統采用穿孔(kong)曝氣(qi)，氣(qi)水(shui)比控制在(6～7)∶1。

3 調試與運行

3.1 調試階(jie)段

廢水深度(du)處理系(xi)(xi)統于2011 年10 月正式(shi)啟動，進入調(diao)試階段。調(diao)試內容主要是臭氧投加量的(de)確定以及(ji)一體化O3－BAF 系(xi)(xi)統和(he)上(shang)流(liu)式(shi)BAF 系(xi)(xi)統中微生(sheng)物的(de)培養和(he)馴化。

(1)一體(ti)化(hua)(hua)臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)曝氣生(sheng)物(wu)(wu)濾池系統(tong)(tong)中，臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)可(ke)利(li)用其(qi)強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性將水(shui)中不(bu)易降解(jie)的(de)(de)大分子有(you)機(ji)物(wu)(wu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)分解(jie)為(wei)小分子有(you)機(ji)物(wu)(wu)，提(ti)高(gao)廢(fei)水(shui)的(de)(de)可(ke)生(sheng)化(hua)(hua)性，并能有(you)效破壞廢(fei)水(shui)中所含的(de)(de)某些發色基團，降低廢(fei)水(shui)色度。但(dan)若過量的(de)(de)臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)溶解(jie)在廢(fei)水(shui)中不(bu)能及時分解(jie)，進入曝氣生(sheng)物(wu)(wu)濾池后，臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)的(de)(de)強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性會抑制生(sheng)化(hua)(hua)細菌的(de)(de)生(sheng)長，甚至造成生(sheng)化(hua)(hua)細菌的(de)(de)死亡(wang)。經(jing)實驗(yan)論證，隨(sui)著臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)投加量的(de)(de)提(ti)高(gao)，一體(ti)化(hua)(hua)O3－BAF 系統(tong)(tong)對COD 的(de)(de)去(qu)除率先升高(gao)后下降，最佳的(de)(de)臭(chou)(chou)氧(yang)(yang)投加量在40～50 mg/L。

(2)一體(ti)化O3－BAF 和(he)上流式(shi)BAF 的(de)啟動及掛(gua)膜均采用(yong)活性污(wu)泥(ni)(ni)接種(zhong)法，接種(zhong)污(wu)泥(ni)(ni)取自(zi)城市(shi)污(wu)水(shui)(shui)廠剩余污(wu)泥(ni)(ni)。并在(zai)接種(zhong)活性污(wu)泥(ni)(ni)的(de)同(tong)時分(fen)別(bie)投加COD 為200、100 mg/L的(de)面粉溶(rong)液(ye)及少量(liang)尿素、磷酸二氫鉀等營(ying)養(yang)(yang)物質，控制m(COD)∶m(N)∶m(P)為100∶5∶1左(zuo)右。悶曝培養(yang)(yang)3 d 后(hou)開始間歇注入混凝和(he)好氧池的(de)混合廢水(shui)(shui)，每天以(yi)1 m3/h 的(de)流量(liang)進(jin)水(shui)(shui)5 h 換水(shui)(shui)，并對(dui)出(chu)水(shui)(shui)COD 進(jin)行檢測(ce)，當COD 去(qu)除(chu)率穩(wen)定至60%左(zuo)右后(hou)開始以(yi)相(xiang)同(tong)流量(liang)連(lian)續進(jin)水(shui)(shui)，在(zai)污(wu)泥(ni)(ni)接種(zhong)的(de)第10 天，出(chu)水(shui)(shui)COD 去(qu)除(chu)率開始一直穩(wen)定在(zai)60%以(yi)上，此時微生物掛(gua)膜培養(yang)(yang)成功［4］。

3.2 運行(xing)效果

工程(cheng)調(diao)試(shi)工作于(yu)2012 年1 月(yue)圓(yuan)滿(man)結束，經(jing)過2個月(yue)的(de)運(yun)行，系統(tong)運(yun)行情況良好，設備運(yun)轉正常，出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質達到(dao)設計要求(qiu)。分析調(diao)試(shi)數據可知，經(jing)一(yi)體(ti)化O3－BAF－上流式(shi)BAF 組合工藝(yi)深度處理后，廢水(shui)(shui)(shui)COD、氨(an)氮(dan)含(han)量和色度可分別控制在100 mg/L、10 mg/L和10 倍(bei)以下，完(wan)全滿(man)足該廠(chang)廢水(shui)(shui)(shui)回用和排放要求(qiu)。另外，出水(shui)(shui)(shui)pH、SS 等指標(biao)也達到(dao)廣東(dong)省地(di)方標(biao)準《水(shui)(shui)(shui)污(wu)染物排放限(xian)值(DB 44/26—2001)》第二時段(duan)一(yi)級排放標(biao)準。

由(you)圖2 可知: ①該深度處(chu)理(li)(li)系(xi)統(tong)對(dui)(dui)含難(nan)生物降(jiang)(jiang)解有機物的(de)(de)廢(fei)水具有良好的(de)(de)處(chu)理(li)(li)效(xiao)(xiao)果，出水COD 可穩定(ding)在100 mg/L以下，最高去除(chu)率達66.51%，達到設計要求。②由(you)于生物絮凝(ning)吸附、污泥新陳代謝等作用(yong)，系(xi)統(tong)運(yun)(yun)行(xing)一段時間后(hou)，會發生濾孔堵塞和處(chu)理(li)(li)效(xiao)(xiao)率下降(jiang)(jiang)的(de)(de)狀況。在第10 天，出水COD 處(chu)在達標邊(bian)緣并帶有少量懸浮(fu)物，決定(ding)用(yong)清水對(dui)(dui)深度處(chu)理(li)(li)系(xi)統(tong)進行(xing)反沖(chong)洗，反沖(chong)洗出水排入(ru)調節池(chi)重新處(chu)理(li)(li)。經過(guo)試運(yun)(yun)行(xing)，建議一體化O3－BAF 及上流式BAF 的(de)(de)反沖(chong)洗周期為10 d。

圖2 系統COD 去除效果

系統對(dui)廢水中(zhong)氨(an)氮的處理效果(guo)如圖3 所(suo)示，經過一體(ti)化O3－BAF 和上流式BAF 中(zhong)微生物的硝化作用，廢水中(zhong)的平均(jun)氨(an)氮含量可由進(jin)水的32.70mg/L降低至出水的5.99 mg/L，最高去除率達91.42%。

圖3 系統氨(an)氮去除效果

另外，如表3 所示(shi)，在(zai)進水平均色度(du)為80 倍的情況(kuang)下，經(jing)臭氧(yang)氧(yang)化和生(sheng)物降解雙重(zhong)作用后，出水色度(du)可降低至(zhi)5 倍左右，總去除率達到(dao)了93.75%，脫色效(xiao)果顯(xian)著。

表3 系統色度去(qu)除效果(guo)

4 經濟技術分析

該套廢(fei)水深度處理系統運行費用主要為電費，耗電設備包括臭(chou)氧發(fa)生器(qi)(含冷凍式(shi)干燥機和吸附式(shi)干燥機)、羅茨鼓風機、水泵(beng)等(不(bu)計(ji)人工(gong)及折舊費)。各設備用電情況見表4。

表4 廢(fei)水深度處理系統(tong)電耗分(fen)析

由表4 可知，系統(tong)每(mei)天總耗電(dian)量(liang)為292.15 kW·h，以電(dian)價為0.70 元(yuan)/(kW·h)計(ji)(ji)，電(dian)費(fei)共205 元(yuan)/d。按照每(mei)天處理65 m3廢(fei)水(shui)計(ji)(ji)算，則廢(fei)水(shui)處理費(fei)用為3.15 元(yuan)/m3。此外，最終出水(shui)可選擇回用作該廠(chang)生(sheng)產用水(shui)，大(da)大(da)節約(yue)了生(sheng)產節本(ben)。

5 結論

(1)一體(ti)化O3—BAF—上流(liu)式BAF 組合(he)工藝(yi)對含難(nan)生物(wu)降解(jie)有機物(wu)廢水有良好的處理效果，在臭(chou)氧投加量為40～50 mg/L的情況下，出水COD 可(ke)以穩定在100 mg/L以下，最高(gao)去除率(lv)達66.51%。

(2)經該組合工藝處理(li)后(hou)，出水平均氨氮含量可分別降(jiang)至5.99 mg/L，最高去除率達91.42%。出水色度(du)可控制在5～10 倍，達到設計要求。

(3)在(zai)不(bu)考慮(lv)人工(gong)及折舊費的情況下，該深(shen)度處理系(xi)統運行費用僅為3.15 元/m3，處理出水水質(zhi)滿足回用及排放標準(zhun)，具有良好的經(jing)濟效益(yi)和環境(jing)效益(yi)。

參考文獻

［1］資慈(ci)琴，甘立云．混凝沉淀－生(sheng)物接觸氧化工藝處理制(zhi)革廢(fei)水試驗研究［J］．環境(jing)科學與(yu)管理，2006，31(3): 93-95．

 ［2］汪(wang)曉軍，林(lin)德賢，顧曉揚，等．臭氧－曝氣生物濾池處理(li)酸性玫瑰紅燃料廢水［J］．環境(jing)污染治理(li)技術與設備，2006，7 (7): 43-46．

［3］國家環(huan)保總(zong)局．水(shui)和(he)廢水(shui)監測分析方法［M］．4 版(ban)．北京: 中國環(huan)境科學出版(ban)社，2002．

［4］Bacquet，Joret J C，Rogalla F．Biofilm start-up and controLin aerated filter［J］．EnvironmentaLTechnology，1991，(12): 747- 756．

作者簡介: 劉宇斌(1987- )，男，碩士生; 汪曉軍(jun)(1964- )，男，博士，教授。

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