制革废水处理工艺选择与分析

胡静

（宁夏建设职业技术学院，宁夏 银川750000）

前言

当前，由于我国城市的发展以及工业化进程的加快,皮革制品已经成为人们生活中必不可少的一部分。因制革过程中各工段添加大量的无机物和有机物,使制革废水具有以下特点：污染物种类繁多、成分复杂、废水色度大、悬浮物多,可生化性好等。若这些废水未经处理排入自然界中，将会对生态环境和人类健康造成严重影响。因此，这些废水亟需进行有效的处理。

文章简述了制革废水的主要污染物来源及其危害，探讨了各分段处理工艺的优势与劣势，旨在从环境角度和企业成本经济方面分析各工艺，为各制革企业根据实际情况选择最佳工艺提供参考。

1 预处理工艺的选择

1.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法通过投加的混凝剂的凝聚和絮凝作用，与废水中的悬浮物形成较大的絮凝体，最终沉淀，达到去除的目的。

因此，针对悬浮物质含量较高的污水，可以在前段设置混凝沉淀工艺去除污水中悬浮物质的同时去除部分非溶解性的有机污染物质。

1.2 吸附法

吸附是指利用多孔性物质的表面能，吸引某些物质，使其停留在多孔性物质表面上。固体称为吸附剂，被固体吸附的物质称为吸附质。吸附剂与吸附质之间除了分子之间的引力还有化学键力和静电引力。

在制革工业废水处理中，应用最广泛的是活性炭吸附法，主要处理对象是废水中用生化法难于降解的有机物，活性炭吸附法的特点是去除率高，常应用于可进行物质回收的高浓度废液处理工程中，由于活性炭达到饱和后需要再生才能重复使用，在小规模的废水处理工程中，如果使用活性炭吸附法，必须解决再生问题，因此，在大规模废水工程中应用存在一定的难度。若使用粉末活性炭一次性的投加，运行费用比较高，而且泥量很大。

1.3 化学氧化法

化学氧化法的特点是对某些有毒有害难生物降解的有机物处理效果好，但都存在一些不足[1-3]：

①处理有机污染物的选择性差，通常是将全部污染物通统氧化为CO2和H2O，即便是控制反应条件使这类技术在难生物降解有机物的生物处理中用作预处理氧化，也是以优先降解容易生物降解的有机污染物为前提，因此，消耗的氧化剂多、不经济，且不能充分发挥后续生物处理的优势。

②设备投资大，运行费用高，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；生产臭氧的电耗高(16～20 kw.h/kgO3),使得设备的运行费用高；同时臭氧发生器的设备投资也很大。

③反应条件较为苛刻，对操作人员的要求较高，且常需要高温、高压，能耗高、成本高，如(催化)湿式氧化法，因此(催化)湿式氧化法仅适用于小流量高浓度的有机废水。

④对某些有毒有害难降解的有机废水的处理效果不好，如湿式氧化法即使在很高温度下，对多氯联苯、小分子羧酸的处理效果不理想；而且湿式氧化过程中可能会产生某些毒性更强的中间产物。

2 生化工艺的选择

一般污水生物处理又可分为活性污泥法和生物膜两种。生物膜法是利用微生物在固体介质（填料、滤料等）上挂膜，提高容积负荷，占地面积小，但在实际运行控制过程中存在池型复杂、控制困难、膜易积存、滤料流失、水流短路以及池底布气管检修不便、填料堵塞、板结等问题[4]。

活性污泥法同生物膜法相比，具有效果好，经验丰富等优点，因此，对污水进行脱氮除磷，一般来讲，活性污泥法是其中的首选方案，在国内外亦被普遍采用。

我国从20 世纪80 年代初开始开展生物处理研究，目前常用的生物处理工艺有SBR 法、氧化沟等，均取得较好效果。

2.1 A/O 工艺

A/O 法即厌氧/好氧（或缺氧/好氧）活性污泥法。其流程简图如下：

图1 A/O 法流程简图

2.2 A/A/O 法

A/A/O 法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。其流程简图如下：

图2 A/A/O 工艺流程简图

2.3 UCT 工艺

UCT 是A/A/O 工艺的一种改进。

UCT 工艺在运行过程中，因回流比的确定直接影响其处理效果，过程管理较为复杂，灵活性较差。

2.4 氧化沟法

传统的氧化沟处理效果较差，在前增设厌氧池，在沟体内增设缺氧区（如图3），以充分发挥其脱氮除磷功能。

图3 改良型氧化沟工艺简图

2.5 AB 法

AB 法又称为吸附-降解两段活性污泥法，该处理方法适用于处理水质、水量变化大、污染浓度高的污水。

3 高级氧化工艺的选择

由于制革工业污水中含有较多难降解有机物，采用高级氧化技术中的羟基自由基氧化法作为深度处理的保障技术，当前端污水处理出现异常导致出水水质超标时，启用保障技术。

该技术是指在废水中加入氧化剂，产生一种名为羟基自由基（·OH）的中间产物，此产物具有极强的氧化能力，是仅次于元素氟的无机氧化剂。·OH 与生化后废水接触，与废水中的有机物通过羟基加合、取代、电子转移等，在短时间内使有机污染物直接氧化降解为CO2和H2O 等简单无机物，或者说，使废水中的有机物全部或接近完全矿化。

该技术的特点是降解有机物速率高、矿化能力强、操作简便、不会产生二次污染，适用于处理难降解污水，目前以产生·OH作为氧化剂的污染物处理技术主要有以下几种：

3.1 Fenton 试剂法

Fenton 体系是一系列复杂的链式反应，它的发起是由作为催化剂的Fe2+催化分解H2O2，生成·OH，进而导致一系列的链式反应快速降解废水中的有机污染物。

3.2 光催化氧化

光催化氧化法是指在废水中投加TiO2催化剂，并施加一定能量的光辐射，产生氧化能力极强的自由基，降解废水中的有机污染物。

3.3 臭氧联用技术

臭氧（O3）同样具有强氧化性，但O3不是对所有的污染物都具有强的去除率，即它的去除具有选择性。一般情况下，为保证处理效果，O3一般不单独使用，需与其它技术联用。O3在H2O2或UV 催化下可产生协同效应，UV 较大程度上提高了污染物的可生化性，而H2O2可促进O3分解生成·OH，使得H2O2/O3和O3/UV的联用对污染物降解显著提高。

由于光催化氧化、超声波催化氧化目前主要处于试验室研究阶段，真正工程应用较少，臭氧联用技术在大规模工业污水中应用较少，Fenton 的氧化能力强，适用性广，运行稳定，能够氧化多种难降解有机物，到目前为止，是工程应用最广泛的高级氧化技术，在难降解工业污水处理工程中已数次成功应用。

4 除臭工艺的选择

目前，国内外主要的除臭技术有活性炭吸附法、热氧化法、氧离子基团除臭法、化学洗涤法、生物过滤法和植物液除臭法等。

4.1 活性炭吸附法（脱臭）

活性炭吸附法是利用活性炭的吸附能力，臭气和活性炭一旦接触，即被留在活性炭的孔隙内，达到了脱臭的目的。该法效果好，但成本高[5]。

4.2 芬顿除臭法

芬顿试剂是由H2O2与Fe2+按照一定比例混合，并发生化学反应得到一种强氧化剂。该氧化剂的电极电势为2.80 EV，远高于氯气、次氯酸钠、二氧化氯、臭氧的电极电势（臭氧2.23 EV）特别适用于含有机硫化物且难以治理的恶臭废气处理。

芬顿试剂的化学反应是以30%H2O2和FeSO4·7H2O 混合，以Fe2+为催化剂的一系列羟基自由基反应，具体反应方程式如下所示：

4.3 植物液除臭法

植物液除臭技术依托于多种天然植物的提取液，植物液中含有的蒎烷、薄荷烷、萜烯类、醇、醛、羧酸、酮等多种有效成份具有很强的化学活性，可通过吸附、吸收、分解、化合、催化氧化、轭合等一系列物理、化学反应机制，彻底去除臭气中的致臭成分。

天然植物液除臭技术，因其先进的技术和科学的方法，能真正意义上实现绿色、环保，既不会影响人体健康，对环境也不会造成二次污染。

5 污泥深度脱水工艺比选

对于制革废水，常用到的污泥脱水工艺有连续带式深度脱水压滤技术和传统高压板框深度脱水技术，其技术参数对比如表1 所示。

表1 深度脱水工艺对比表

6 结语

制革废水的产生量大且成分复杂、污染物种类繁多、含铬等重金属等特点，一直是环保部门重点监管的对象。我国对于制革废水工艺的研究也一直在不断的优化和创新，越来越多的新技术新科技应用到生产中。在工艺设计时要综合考虑各个方面，如区域的特点、占地面积、处理效果、工艺设计、投资费用、运行维护等，确保处理后的制革废水能够实现达标排放。