皮革廢水處理技術(shù)
眾所周知，皮革工業(yè)是中國(guó)輕工業(yè)的第一支柱產(chǎn)業(yè)。隨著國(guó)內(nèi)皮革行業(yè)的迅速崛起，皮革廢水處理技術(shù)已成為國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控的十三種污染行業(yè)之一。環(huán)境保護(hù)已成為皮革工業(yè)發(fā)展的重要前提，關(guān)系到皮革工業(yè)的生存。換句話說(shuō)，環(huán)保將成為未來(lái)皮革行業(yè)的新革命。目前，國(guó)內(nèi)皮革廢水處理技術(shù)取得了成效，但一些問(wèn)題仍然不可低估。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)的皮革產(chǎn)量約占世界的24.5%，但每年皮革廠的皮革廢水產(chǎn)量高達(dá)2×108t以上，并呈逐步上升趨勢(shì)。因此，創(chuàng)新和提高人造革制造技術(shù)不僅是環(huán)保理念的大勢(shì)所趨，也是促進(jìn)國(guó)內(nèi)皮革行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的重要保證。優(yōu)化制革廢水處理技術(shù)迫在眉睫。
1.皮革廢水的來(lái)源
一般來(lái)說(shuō)，皮革廢水來(lái)自制革過(guò)程中的準(zhǔn)備、鞣制和涂飾工段。據(jù)相關(guān)資料顯示，準(zhǔn)備工段的污水排放量約占廢水排放總量的65%，整理工段的污水排放總量約占廢水排放總量的30%，鞣制工段的廢水排放僅占5%左右。不難看出，預(yù)鞣工段污染負(fù)荷重，環(huán)境污染嚴(yán)重。其中，制備工段各環(huán)節(jié)排放的主要污染物見(jiàn)表1，整理工段廢水產(chǎn)生的主要污染物見(jiàn)表2:
2.皮革廢水的特性
皮革廢水的主要特點(diǎn)是懸浮物多、成分復(fù)雜、色度深、可生化性高、有毒物質(zhì)多、耗氧量高。它是一種中高度處理難度的工業(yè)廢水，時(shí)刻威脅著人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。從圖1和圖2的分析可以看出，皮革廢水的主要污染物是COD，它是用化學(xué)方法來(lái)衡量水樣中氧化還原物質(zhì)的多少，本質(zhì)上是指重要的有機(jī)污染參數(shù)，即反映水中氧化還原物質(zhì)的污染程度。其中，皮革廢水中的COD主要來(lái)源于鞣制過(guò)程中加入的大量試劑，包括鞣劑、酸、堿、硫化鈉、銨鹽等還原性物質(zhì)，導(dǎo)致皮革肺水腫的有氧含量較高。氨氮主要來(lái)源于制革過(guò)程脫灰軟化階段添加的銨鹽，而油脂主要來(lái)源于肉渣或皮革中的油渣。一般來(lái)說(shuō)，皮革廢水有以下四個(gè)具體特征，即:
高排水性:即在制造皮革的過(guò)程中，用水量比較大，每噸生皮需要的水量在50~110t左右，所以皮革的排水性也比較高。
相對(duì)較好的生物降解性:即皮革廢水中的有機(jī)物含有可水洗的蛋白脂肪，生物降解性好，容易被降解。此外，由于皮革廢水中含有大量的中性鹽和硫酸鹽，硫酸鹽在厭氧環(huán)境中根據(jù)化學(xué)氧化還原反應(yīng)被還原為S2-，這在一定程度上增加了廢水處理的難度。
鉻離子含量高:如圖1所示，制革和復(fù)鞣過(guò)程中產(chǎn)生的皮革廢水中含有大量的三價(jià)鉻離子，使廢水具有毒性，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)極其惡劣的影響。因此，污泥中鉻泥的處理是目前皮革制造業(yè)面臨的一大難題。
水質(zhì)水量波動(dòng)大:即制革過(guò)程中，制革廢水間歇排放，不同工序的水質(zhì)水量差異較大，造成水質(zhì)水量波動(dòng)大。此外，在鞣制過(guò)程的浸泡階段，由于會(huì)在滾筒中浸泡兩天左右，其產(chǎn)生的皮革廢水含有大量氯離子，污染負(fù)荷重，最終污染生態(tài)環(huán)境。
3.現(xiàn)階段皮革廢水處理技術(shù)存在的問(wèn)題
就目前的發(fā)展來(lái)看，國(guó)內(nèi)皮革廢水處理主要面臨三個(gè)問(wèn)題，即泡沫、污泥膨脹和污泥上浮。其中，泡沫問(wèn)題是指由于原料皮的不同，皮革的加工工藝也不同。因此，在制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的油渣和肉渣，導(dǎo)致皮革廢水中含有大量的脂肪和油脂。如果廢水處理技術(shù)不當(dāng)，皮革表面的殘?jiān)椭镜貌坏接行У娜コ缓髸?huì)有少量的脂肪附著在污泥上，再經(jīng)過(guò)處理機(jī)攪拌后會(huì)產(chǎn)生一些泡沫，可能會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)一些負(fù)面影響。鑒于此，可采用泡沫分離法或提高曝氣池污泥濃度的方法去除泡沫。其次，污泥膨脹的問(wèn)題主要是由于SUV值超過(guò)一定限值(小于200)導(dǎo)致污泥負(fù)荷過(guò)大，導(dǎo)致污泥膨脹。鑒于此，可在皮革廢水處理期適當(dāng)加入液氮或漂白粉，阻礙絲狀菌的生長(zhǎng)，進(jìn)一步抑制污泥膨脹現(xiàn)象。后來(lái)的污泥上浮問(wèn)題是指氧化溝處理工藝中容易存在的問(wèn)題。因?yàn)槠貧鈺r(shí)間超過(guò)規(guī)定范圍，氧化溝內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致亞硝酸鹽濃度高，二沉池反硝化，然后產(chǎn)生氮?dú)?，?dǎo)致污泥上浮。為了有效改善這類問(wèn)題，需要在進(jìn)水前提高負(fù)荷值，適當(dāng)降低曝氣器的轉(zhuǎn)速以改善沉淀，從而有效避免污泥上浮問(wèn)題。
4.皮革廢水處理技術(shù)
4.1生物處理技術(shù)
目前，皮革廢水的生物處理技術(shù)主要有生物膜法和活性污泥法，其中氧化溝處理工藝和SBR處理工藝應(yīng)用廣泛，深受皮革制造業(yè)的喜愛(ài)。
4.1.1氧化溝處理工藝
所謂氧化溝，是指封閉的環(huán)形溝渠，將活性污泥和污水混合循環(huán)，也屬于改良活性污泥法。上世紀(jì)初出生于波蘭。采用這種皮革廢水處理工藝時(shí)，需要注意的是，皮革廢水的出水和沉淀都是在氧化溝中完成的，不需要建二沉池。氧化溝具有反硝化的特性，所以污泥沉降性能好，處理工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，節(jié)省了大量的人力物力，很大程度上降低了投資成本，一舉兩得。同時(shí)，氧化溝處理技術(shù)的處理效果非常好，硫化物去除率高達(dá)99.99%，COD去除率高達(dá)80%以上。不難看出，氧化溝處理技術(shù)的優(yōu)良特性尤為突出，因此是迄今為止國(guó)內(nèi)皮革行業(yè)廣泛使用的一種皮革污水處理技術(shù)。此外，氧化溝皮革廢水處理技術(shù)稀釋能力相對(duì)較強(qiáng)，抗沖擊負(fù)荷能力遠(yuǎn)高于其他生物處理技術(shù)，處理效果相對(duì)穩(wěn)定，適合國(guó)內(nèi)大型皮革生產(chǎn)企業(yè)。但是，有利必有弊。由于小型皮革廠氧化溝處理工藝場(chǎng)地占地面積不足，生產(chǎn)不規(guī)范，這種處理工藝對(duì)他們來(lái)說(shuō)并不是較好的皮革廢水處理方案。
SBR處理工藝
所謂SBR革污水處理工藝是一種改良的活性污泥工藝，因此也可稱為序批式活性污泥處理系統(tǒng)。這一概念誕生于上世紀(jì)初，由美國(guó)著名大學(xué)RIrvine博士的后續(xù)研究發(fā)展而來(lái)。國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者吳斌也對(duì)SBR處理工藝進(jìn)行了相關(guān)的學(xué)術(shù)研究。在這種處理過(guò)程中，應(yīng)將廢水置于厭氧或好氧環(huán)境中，交替進(jìn)行處理，以全面抑制污泥膨脹，有效實(shí)現(xiàn)間歇排水的處理目標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，SBR皮革污水處理工藝的操作流程可分為以下五個(gè)方面:
進(jìn)水:顧名思義，在皮革廢水進(jìn)入SBR反應(yīng)器與活性污泥混合之前，確定SBR反應(yīng)器中的上清液已經(jīng)排空，正式進(jìn)入備用處理狀態(tài)。
反應(yīng):即上述進(jìn)水步驟完成后，污水的水位線將達(dá)到預(yù)設(shè)的高度值，然后正式進(jìn)入反應(yīng)過(guò)程。
沉淀:即反應(yīng)過(guò)程完成后，停止攪拌動(dòng)作，然后將污泥和廢水分離，進(jìn)行沉淀過(guò)程。一般這類沉淀工藝的效率和質(zhì)量都比常規(guī)沉淀池高，污泥的活性也能得到更大程度的保證。
流出物:沉淀步驟完成后，立即排出反應(yīng)器中的上清液，并將反應(yīng)器中的水位降低到較低值。
待機(jī):上述四個(gè)步驟完成后，SBR反應(yīng)器處于待機(jī)狀態(tài)。這時(shí)，我們不難發(fā)現(xiàn)，極度活躍的表面積正在慢慢擴(kuò)大，為下一次循環(huán)運(yùn)行做充分的準(zhǔn)備。
4.2物理加工技術(shù)
目前，制革廢水的無(wú)動(dòng)力處理技術(shù)主要有電解法、活性炭吸附組合法、氣浮法、自然沉淀法和超濾法。其中電解處理效果比較好，不會(huì)造成二次污染。COD去除率可達(dá)65%以上，可有效實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的生產(chǎn)目標(biāo)。而氣浮法由于操作簡(jiǎn)單，容易被更多的皮革生產(chǎn)加工廠采用。但無(wú)論選擇哪種物理處理技術(shù)，重要的是要考慮水質(zhì)特點(diǎn)、水量要求、處理場(chǎng)地面積等。
4.3化學(xué)處理技術(shù)
化學(xué)處理方法主要有化學(xué)沉淀法、酸化吸收法和氧化法。就未來(lái)發(fā)展前景而言，F(xiàn)enton試劑處理將成為未來(lái)皮革廢水處理技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)。芬頓試劑實(shí)際上是一種常見(jiàn)的化學(xué)試劑，由于其操作簡(jiǎn)單、對(duì)不溶性有機(jī)物處理效果好、污染范圍小等優(yōu)良特性，會(huì)被越來(lái)越多的皮革生產(chǎn)企業(yè)所采用。目前，我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者和專家已將這種廢水處理技術(shù)應(yīng)用于皮革制造業(yè)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，COD去除率可達(dá)70%以上，色度去除率可達(dá)97%以上，符合國(guó)家頒布的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
5.結(jié)論
綜上所述，在環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻的今天，中國(guó)皮革工業(yè)將面臨更重大的挑戰(zhàn)。因此，皮革制造業(yè)必須處處貫徹綠色環(huán)保生產(chǎn)的理念，不斷優(yōu)化和完善自身的皮革廢水處理技術(shù)，嚴(yán)格控制廢水處理過(guò)程，真正減少?gòu)U水污染物的產(chǎn)生，為皮革行業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展提供巨大動(dòng)力。(來(lái)源:陜西理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院)
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