微電解-A2O-MBBR工藝處理制革廢水

1.項(xiàng)目概述

皮革廠的主要產(chǎn)品是合成革。合成革是指通過(guò)人工合成，在由梭織布、無(wú)紡布(不織布)和皮革制成的基布上形成聚氨酯樹(shù)脂膜或類皮革結(jié)構(gòu)，看起來(lái)像天然皮革的一種材料。在皮革工業(yè)中，用于PU合成革的表面處理工藝和二層革的濕轉(zhuǎn)移膜表面處理工藝。合成革工業(yè)廢水的典型特征是高CODCr和高NH3-N。

合成革企業(yè)的廢水因產(chǎn)品不同而異，成分雜，種類多。生產(chǎn)廢水的濃度、數(shù)量和排放周期因產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同而不同。本項(xiàng)目廢水主要分為低濃度廢水、高濃度廢水和廠區(qū)職工宿舍/食堂產(chǎn)生的生活污水。低濃度廢水主要來(lái)源于車間地面清洗水、搓揉車間生產(chǎn)廢水和廠區(qū)道路沖洗水。高濃度廢水主要來(lái)自二甲基甲酰胺(DMF)回收裝置的冷凝水(即塔頂水)、生產(chǎn)線清洗水、濕法生產(chǎn)線凝聚罐清洗水、干/濕法生產(chǎn)線原料桶清洗水、回收塔定期清洗水和儲(chǔ)罐沖洗水。

制革廢水污染物濃度高、成分復(fù)雜、水量和污染負(fù)荷波動(dòng)大，是難處理的工業(yè)廢水之一。

2.工藝流程設(shè)計(jì)

2.1水量和水質(zhì)

該站設(shè)計(jì)污水處理規(guī)模為633m3/d，設(shè)計(jì)小時(shí)流量為26.4m3/h，連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)。

合成革廢水由生產(chǎn)中添加的聚氨酯等各種高分子化合物和相關(guān)合成工藝所需的輔助原料產(chǎn)生，產(chǎn)生高濃度的CODCr。特別是大量的二甲基甲酰胺(DMF)在合成過(guò)程中作為有機(jī)溶劑，不參與合成反應(yīng)，基本進(jìn)入生產(chǎn)廢水。具體設(shè)計(jì)水質(zhì)值見(jiàn)表1。

排放的廢水應(yīng)符合GB21902—2008《合成革和人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。具體排放標(biāo)準(zhǔn)限值:pH值6~9，色度(稀釋倍數(shù))50，懸浮物40mg/L，化學(xué)需氧量(CODCr)80mg/L，氨氮8mg/L，二甲基甲酰胺(DMF)2mg/L。

2.2工藝流程

廢水采用“微電解-A2O-MBBR”的主體工藝。

2.3工藝流程描述

(1)高濃度廢水處理系統(tǒng)。

(1)生產(chǎn)車間的高濃度廢水靠重力流入調(diào)節(jié)池1，通過(guò)調(diào)節(jié)池使水質(zhì)水量均勻，減輕后續(xù)建筑物的負(fù)荷。

(2)廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后，由提升泵抽到第一pH池進(jìn)行pH調(diào)節(jié)控制，以滿足后續(xù)微電解處理的要求。

③pH調(diào)節(jié)后的水進(jìn)入鐵炭微電解系統(tǒng)，利用鐵炭的電極作用去除廢水中的高濃度有機(jī)物，出水流入調(diào)節(jié)池II。

(2)低濃度廢水處理系統(tǒng)。

(1)車間產(chǎn)生的低濃度廢水與預(yù)處理后的高濃度廢水混合，進(jìn)入調(diào)節(jié)池二調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。

②廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池處理后，由提升泵抽到第二pH池進(jìn)行pH調(diào)節(jié)控制，以提高后續(xù)混凝反應(yīng)單元的混凝效果。

③廢水自流入混凝沉淀系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)混合-反應(yīng)-吸附-絮凝-沉淀，通過(guò)泥水分離去除大量的CODCr和懸浮物。

④廢水經(jīng)物理化學(xué)去除大量顆粒有機(jī)污染物后，進(jìn)入中間池緩沖水量，均質(zhì)水質(zhì)，自流進(jìn)入A2O處理系統(tǒng)。厭氧池內(nèi)設(shè)有組合填料，采用生物膜法。廢水經(jīng)過(guò)厭氧反應(yīng)后，DMF等有機(jī)物中的氨基轉(zhuǎn)化為氨氮，氨氮濃度大大增加，但絕大部分有機(jī)物在厭氧條件下被厭氧微生物降解。厭氧池出水進(jìn)入缺氧池。來(lái)自厭氧池的廢水與接觸氧化池回流的含NO2-N和NO3-N的硝化液混合進(jìn)入缺氧池，在反硝化菌的作用下，以H+為供體，利用一定的優(yōu)質(zhì)碳源進(jìn)行還原反應(yīng)。NOx-N被還原成無(wú)害的N2并釋放出來(lái)，從而達(dá)到脫氮的目的。缺氧池出水進(jìn)入好氧單元。本工程好氧單元采用MBBR工藝和接觸氧化工藝的有機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)。在MBBR池中加入MBBR載體填料，有利于生物膜附著在載體填料表面，載體填料在MBBR池中形成流化狀態(tài)，提高了降解有機(jī)污染物的效果。在好氧單元，好氧微生物進(jìn)一步分解易降解有機(jī)物，而NH3-N在硝化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為NO2-N和NO3-N。

⑤接觸氧化池出水自流進(jìn)入二沉池，泥水分離后的上清液流入砂濾器，經(jīng)石英砂過(guò)濾，出水直接排入清水池。

(3)生命污水處理系統(tǒng)。

(1)生活污水被格柵攔截，污水中的毛發(fā)、纖維、水果屑、紙罐等較大異物基本被清除，避免對(duì)后續(xù)處理設(shè)備造成損壞。

(2)然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池3調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，使污水混合更均勻，減少對(duì)后續(xù)處理系統(tǒng)的沖擊。

(3)然后，廢水混合缺氧池的出水進(jìn)入MBBR池進(jìn)行后續(xù)處理。

2.4主要結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)主要結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

(2)微電解工藝。

微電解的原理是利用鐵和碳之間的電位差，形成許多微小的原電池。當(dāng)廢水通過(guò)鐵碳混合填料時(shí)，碳作為陰極，鐵作為陽(yáng)極，產(chǎn)生微電流流動(dòng)現(xiàn)象，在千千形成數(shù)千萬(wàn)個(gè)微小電池，會(huì)導(dǎo)致“內(nèi)電解”和腐蝕，即氧化還原反應(yīng):

陽(yáng)極反應(yīng):Fe-2e→ Fe2+E0 (Fe2+/Fe) =-0.44V。

陰極反應(yīng):2h++2e→ H2 ↑ E0 (h+/H2) = 0.00v

有氧條件:O2+4h+4e→2h2o e 0(O2)= 1.23 VO2+2h2o+4e→40h-E0(O2/OH-)= 0.40v。

上述反應(yīng)在酸和氧中腐蝕最嚴(yán)重。陽(yáng)極產(chǎn)生的新生態(tài)Fe2+氧化后轉(zhuǎn)化為Fe3+，再用堿中和生成Fe(OH)3，吸附能力強(qiáng)，使水變清。陰極產(chǎn)生的氫氣具有氣浮效果。

(3)厭氧-缺氧-好氧工藝，簡(jiǎn)稱A2O工藝。

在厭氧單元中，水中的大分子有機(jī)物被分解成簡(jiǎn)單有機(jī)物，如有機(jī)酸、醇等。以及CO2、NH3、H2S等無(wú)機(jī)物，在酸降解菌或產(chǎn)酸菌的作用下，提高污水的可生化性，從而減少反應(yīng)時(shí)間和處理能耗。

在缺氧單元中，異養(yǎng)微生物促進(jìn)反硝化反應(yīng)，將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氮?dú)?、一氧化氮或二氧化氮?/p>

2NO2-+6H(電子供體有機(jī)物)→N2+2H2O+2OH-

2NO3-+9H(電子供體有機(jī)物)→N2+3H2O+3OH-

好氧單元采用鼓風(fēng)機(jī)、射流曝氣器等增氧裝置向好氧池供氧，使好氧池內(nèi)溶解氧處于較高水平，為好氧微生物優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)創(chuàng)造條件。好氧微生物吸收廢水中的有機(jī)物，完成更新和代謝，從而達(dá)到降解廢水中有機(jī)污染物的目的。好氧法去除有機(jī)物徹底，水力停留時(shí)間短。

(4)MBBR過(guò)程。

MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor Process)是移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器工藝(Moving Bed Biofilm Reactor Process)的簡(jiǎn)稱，是一種生物膜附著在載體層表面，在廢水中形成流化狀態(tài)的生物接觸氧化法。MBBR工藝具有脫氮效果好、處理系統(tǒng)穩(wěn)定、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、占地面積小、擴(kuò)容方便、減少堵塞等特點(diǎn)，適用于污水處理系統(tǒng)升級(jí)改造，但載體價(jià)格昂貴。

3.操作狀態(tài)

該項(xiàng)目采用當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)污水處理廠的脫水污泥進(jìn)行馴化。經(jīng)過(guò)三個(gè)月的調(diào)試，污水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好。自項(xiàng)目驗(yàn)收投產(chǎn)以來(lái)，各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到GB21902—2008《合成革和人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

4.結(jié)論

(1)“微電解-A2O-MBBR”工藝處理制革廢水具有設(shè)計(jì)合理、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

(2)工程運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝對(duì)制革廢水中CODCr和NH3-N的去除率達(dá)到90%以上，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到GB21902—2008《合成革和人造革工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，為同類型廢水處理提供了參考。(來(lái)源:廣東省環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境科技有限公司)

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