胡靜
(寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,寧夏 銀川750000)
當(dāng)前,由于我國城市的發(fā)展以及工業(yè)化進(jìn)程的加快,皮革制品已經(jīng)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(jī)物和有機(jī)物,使制革廢水具有以下特點:污染物種類繁多、成分復(fù)雜、廢水色度大、懸浮物多,可生化性好等。若這些廢水未經(jīng)處理排入自然界中,將會對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重影響。因此,這些廢水亟需進(jìn)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(yōu)勢與劣勢,旨在從環(huán)境角度和企業(yè)成本經(jīng)濟(jì)方面分析各工藝,為各制革企業(yè)根據(jù)實際情況選擇最佳工藝提供參考。
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(dá)到去除的目的。
因此,針對懸浮物質(zhì)含量較高的污水,可以在前段設(shè)置混凝沉淀工藝去除污水中懸浮物質(zhì)的同時去除部分非溶解性的有機(jī)污染物質(zhì)。
吸附是指利用多孔性物質(zhì)的表面能,吸引某些物質(zhì),使其停留在多孔性物質(zhì)表面上。固體稱為吸附劑,被固體吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。吸附劑與吸附質(zhì)之間除了分子之間的引力還有化學(xué)鍵力和靜電引力。
在制革工業(yè)廢水處理中,應(yīng)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(jī)物,活性炭吸附法的特點是去除率高,常應(yīng)用于可進(jìn)行物質(zhì)回收的高濃度廢液處理工程中,由于活性炭達(dá)到飽和后需要再生才能重復(fù)使用,在小規(guī)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(guī)模廢水工程中應(yīng)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。
化學(xué)氧化法的特點是對某些有毒有害難生物降解的有機(jī)物處理效果好,但都存在一些不足[1-3]:
①處理有機(jī)污染物的選擇性差,通常是將全部污染物通統(tǒng)氧化為CO2和H2O,即便是控制反應(yīng)條件使這類技術(shù)在難生物降解有機(jī)物的生物處理中用作預(yù)處理氧化,也是以優(yōu)先降解容易生物降解的有機(jī)污染物為前提,因此,消耗的氧化劑多、不經(jīng)濟(jì),且不能充分發(fā)揮后續(xù)生物處理的優(yōu)勢。
②設(shè)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(chǎn)臭氧的電耗高(16~20 kw.h/kgO3),使得設(shè)備的運行費用高;同時臭氧發(fā)生器的設(shè)備投資也很大。
③反應(yīng)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(jī)廢水。
④對某些有毒有害難降解的有機(jī)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(lián)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(chǎn)生某些毒性更強(qiáng)的中間產(chǎn)物。
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(zhì)(填料、濾料等)上掛膜,提高容積負(fù)荷,占地面積小,但在實際運行控制過程中存在池型復(fù)雜、控制困難、膜易積存、濾料流失、水流短路以及池底布?xì)夤軝z修不便、填料堵塞、板結(jié)等問題[4]。
活性污泥法同生物膜法相比,具有效果好,經(jīng)驗豐富等優(yōu)點,因此,對污水進(jìn)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(nèi)外亦被普遍采用。
我國從20 世紀(jì)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。
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
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
UCT 是A/A/O 工藝的一種改進(jìn)。
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(fù)雜,靈活性較差。
傳統(tǒng)的氧化溝處理效果較差,在前增設(shè)厭氧池,在溝體內(nèi)增設(shè)缺氧區(qū)(如圖3),以充分發(fā)揮其脫氮除磷功能。
圖3 改良型氧化溝工藝簡圖
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(zhì)、水量變化大、污染濃度高的污水。
由于制革工業(yè)污水中含有較多難降解有機(jī)物,采用高級氧化技術(shù)中的羥基自由基氧化法作為深度處理的保障技術(shù),當(dāng)前端污水處理出現(xiàn)異常導(dǎo)致出水水質(zhì)超標(biāo)時,啟用保障技術(shù)。
該技術(shù)是指在廢水中加入氧化劑,產(chǎn)生一種名為羥基自由基(·OH)的中間產(chǎn)物,此產(chǎn)物具有極強(qiáng)的氧化能力,是僅次于元素氟的無機(jī)氧化劑?!H 與生化后廢水接觸,與廢水中的有機(jī)物通過羥基加合、取代、電子轉(zhuǎn)移等,在短時間內(nèi)使有機(jī)污染物直接氧化降解為CO2和H2O 等簡單無機(jī)物,或者說,使廢水中的有機(jī)物全部或接近完全礦化。
該技術(shù)的特點是降解有機(jī)物速率高、礦化能力強(qiáng)、操作簡便、不會產(chǎn)生二次污染,適用于處理難降解污水,目前以產(chǎn)生·OH作為氧化劑的污染物處理技術(shù)主要有以下幾種:
Fenton 體系是一系列復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),它的發(fā)起是由作為催化劑的Fe2+催化分解H2O2,生成·OH,進(jìn)而導(dǎo)致一系列的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)快速降解廢水中的有機(jī)污染物。
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(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的自由基,降解廢水中的有機(jī)污染物。
臭氧(O3)同樣具有強(qiáng)氧化性,但O3不是對所有的污染物都具有強(qiáng)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(shù)聯(lián)用。O3在H2O2或UV 催化下可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),UV 較大程度上提高了污染物的可生化性,而H2O2可促進(jìn)O3分解生成·OH,使得H2O2/O3和O3/UV的聯(lián)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(yīng)用較少,臭氧聯(lián)用技術(shù)在大規(guī)模工業(yè)污水中應(yīng)用較少,F(xiàn)enton 的氧化能力強(qiáng),適用性廣,運行穩(wěn)定,能夠氧化多種難降解有機(jī)物,到目前為止,是工程應(yīng)用最廣泛的高級氧化技術(shù),在難降解工業(yè)污水處理工程中已數(shù)次成功應(yīng)用。
目前,國內(nèi)外主要的除臭技術(shù)有活性炭吸附法、熱氧化法、氧離子基團(tuán)除臭法、化學(xué)洗滌法、生物過濾法和植物液除臭法等。
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(nèi),達(dá)到了脫臭的目的。該法效果好,但成本高[5]。
芬頓試劑是由H2O2與Fe2+按照一定比例混合,并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)得到一種強(qiáng)氧化劑。該氧化劑的電極電勢為2.80 EV,遠(yuǎn)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(jī)硫化物且難以治理的惡臭廢氣處理。
芬頓試劑的化學(xué)反應(yīng)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(yīng),具體反應(yīng)方程式如下所示:
植物液除臭技術(shù)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(qiáng)的化學(xué)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(xué)反應(yīng)機(jī)制,徹底去除臭氣中的致臭成分。
天然植物液除臭技術(shù),因其先進(jìn)的技術(shù)和科學(xué)的方法,能真正意義上實現(xiàn)綠色、環(huán)保,既不會影響人體健康,對環(huán)境也不會造成二次污染。
對于制革廢水,常用到的污泥脫水工藝有連續(xù)帶式深度脫水壓濾技術(shù)和傳統(tǒng)高壓板框深度脫水技術(shù),其技術(shù)參數(shù)對比如表1 所示。
表1 深度脫水工藝對比表
制革廢水的產(chǎn)生量大且成分復(fù)雜、污染物種類繁多、含鉻等重金屬等特點,一直是環(huán)保部門重點監(jiān)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(yōu)化和創(chuàng)新,越來越多的新技術(shù)新科技應(yīng)用到生產(chǎn)中。在工藝設(shè)計時要綜合考慮各個方面,如區(qū)域的特點、占地面積、處理效果、工藝設(shè)計、投資費用、運行維護(hù)等,確保處理后的制革廢水能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。