基于制革廢水處理廠升級改造分析

卞光明

（中化化工科學技術研究總院有限公司，北京 100083）

雖然我國制革工業已達到世界領先水平，但是生產企業整體規模距離先進國家還存在差異，有著制革耗水量大、材料利用率不高等問題。隨著市場需求增加產量也不斷增加，工業廢水污染嚴重，以往的廢水處理技術遠遠不能滿足當代要求。為契合以清潔、先進、環保的生產工藝以及資源循環化的時代發展趨勢，潔凈措施的應用儼然是大勢所趨。于90年代期間經聯合國商討以及主導下以清潔生產為主要生產基調的部門—環境規劃署（UNEP）應運而生，且其在之后的發展歷程中更是針對未來生產工業化的走向開展針對性分析，進而奠定了該行業的未來發展基調與方向[1]。根據我國實際情況，優化排污措施，減排、提高處理效率儼然是我國污水處理優化改革的必由之路。

1 注重污水處理的意義

制革行業覆蓋面廣，以制革、皮衣、皮毛、制鞋高度普及應用的基本產業及皮革化工、機械等科技行業搭建了中國皮革行業的基本構架，其大多數以中小型企業為主，分布在全國各地。

制革行業的發展增加了市場經濟，從而為國民經濟注入活力進而為國家創造了財富，但與其相伴而生的便是以環境污染為首的經濟增長所帶來的負面代價。制革行業在制作過程中對于化工用品的使用造成了其工業廢水中攜帶有高堿性、高色素以及高硫化物的高污特質，嚴重威脅人類的健康，影響了行業的可持續發展。要科學高效地處理污水，在做出分析、設計改造方案、調整措施之后，才能實現行業的又一輪優化，進而奠定全新的發展前景[2]。

2 常用廢水處理工藝及工程實例分析

目前國內處理制革廢水主要為物化與生化相結合的方法，常用物化、生化工藝如下。

2.1 一級物化處理工藝

受效率高成本低的因素影響，直接堿沉法比其他方法運用廣泛。堿沉淀法固然在其工藝上較好，但是其基于向鉻鞣廢水中加堿回收氫氧化鉻以及最后實現回收利用。pH調到一定數值方能促使氫氧化鉻的生成，然而沉淀時間長會導致二次污染發生的可能性大大增加。氧化鎂對鉻泥沉淀的效果不錯，但是會提高成本。如果使用Ca（OH）2成本較低，但是不利于回收利用。

混凝氣浮借由混凝劑與污水內部成分的多重化學以及物理變化促使其在混凝劑的作用下導致懸浮物質通過脫穩、架橋等一系列反應實現膠態轉變。利用其密度小于水的特點可助其應用固液分離措施，大量生成微小氣泡的并在浮力的作用下推動其懸浮于水面完成懸浮物分離與去除，實現污水凈化[3]。

2.2 二級生化處理工藝

目前，制革廢水的二級生物主要處理措施具備以下特質：

其一為氧化溝工藝優質處理過程奠定的高質量成果，其作為現今國內在污水處理工藝中相對技藝穩定全面以及成果質量優良的一流應用技術，適用大型的制革廠，缺點就是運行、管理、去除氨氮難度較大，占地面積也相對較大。

其二為SBR法工藝所造就其自身技術具有高度彈性以及活動性促使其在中小企業的廢水凈化應用上頗有出彩之處。復合SBR生化法是一種以時間換空間、以非穩態替代穩態的反應，以靜置沉淀替代動態沉淀的高效處理工藝。它的特點是在運行上的間歇有序操作，集調節均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，池內調節、缺氧、厭氧、好氧、沉淀、出水處于交替狀態，具有良好的抗水量水質沖擊能力和脫碳脫氮除磷效果。復合SBR通過針對性運用SBR可培育大量優質菌群對廢水成分進行利用完成對污水的無害處理。SBR雖然運行靈活但其受限于其自身對于科技成果的應用，導致其對于自動化監管控制要求較高。

其三為生物接觸氧化法，其在管理操作方面簡便的特性及高強度防控能力的鮮明特點為其帶來諸多小水量制革廢水處理廣泛應用，但其在污水去污效率以及質量上儼然存在一定問題，氨氮等污染物不能穩定達標。

2.3 工程實例分析：

江蘇省連云港市某制革廠廢水處理工藝采用“堿沉+生物接觸氧化+二沉”工藝處理廢水，在平均進水COD為1850 mg/L的情況下，處理后COD降至150 mg/L，硫化物去除率達到90.5%，色度去除率達到76%，鉻、總氮未能穩定達到排放標準。

江蘇省宿遷市某制革廠采用“堿沉+氧化溝”工藝處理廢水，在平均進水COD為2 220 mg/L的情況下，處理后COD降至160 mg/ L，硫化物去除率達到93.6%，鉻未能穩定達到排放標準。

根據上述工藝分析，制革廢水主要控制污染物為Cr3+、硫化物、COD、油脂、總氮等，針對制革企業廢水不能穩定達標的情況，應從工藝本身、處置單元設置、水質調節等多方面著手，提出切合實際的改造處理措施，處理系統應有較大的適應性，系統具有較強的抗沖擊負荷能力。

3 廢水處理影響因素及改造措施

制革廢水處理以出水水質的高優性以及工藝技術的高度穩定性與完成率為基本，實施方案全面規劃，降低運行費，提高動力、藥劑等利用率。

3.1 影響因素

影響制革廢水處理的因素包括：（1）適宜溫度：微生物適宜生長的合適溫度對生物處理反應器的負荷影響較大，在適宜溫度區間，隨著溫度的升高，生化效率隨之加快。（2）pH值：物化堿沉最佳pH值8.2-9.0之間，Cr3+濃度在pH值9.0時最低，去除效果最佳，大于9.0時堿沉物逐漸溶解；微生物生長的最佳pH值6.5-8.5之間，活性最強。（3）有毒物質：廢水含高毒性有害物質如重金屬成分、化學藥物等，毒害物質濃度過高，影響微生物生長。（4）氧含量：厭氧型微生物含氧量極低、或者無氧狀態下生存，甚至絕對無氧的環境下才能生存；兼氧型微生物含氧量（DO＜2 mg/L）狀態下活性較好；好氧型微生物含氧量較高狀態（DO＞2 mg/L）下活性較好。（5）提供穩定水質、水量，保證生物處理系統的良好運行。

3.2 針對性改造方法

針對多家制革企業廢水Cr3+治理不達標的情況，鞣制廢水中鉻離子呈現離子態和絡合態，采用傳統堿沉淀法不能穩定去除絡合態鉻離子，需投加破絡劑破壞絡合狀態，以提高鉻離子去除效率。

針對COD、總氮等治理不能穩定達標的情況，主要原因為：處理單元設置負荷不合理；處理功能單元設置缺失、功能單一、抗負荷能力弱。需根據廢水水質變化情況、污染物性質，實現各單元功能針對性地確保廢水穩定達標處理。

3.3 改造處理方法

制革生產廢水排放量大、成分復雜、污染物種類多、間歇排放造就了污染物種類、濃度的多變，此外有毒難降解物質導致了廢水污染程度的高度累積而導致了工業廢水較難處理，采取分類物化預處理，再進行生物處理能有效治理廢水。

2020年3月對江蘇省連云港市某制革企業廢水處理單元進行整改，鞣制廢水堿沉工段增加破絡劑投加，增加混凝氣浮池單元進一步去除廢水中污染物，將現有生化系統通過墻體改造、設備更換更改為復合型SBR工藝。根據上述分析，確定廢水整改工藝圖，如下圖所示。

鞣制前廢水經混凝氣浮預處理與其他廢水混合后經氣浮再處理，混合鞣制廢水經投加破絡劑、堿沉淀回收后廢水進入復合SBR池處理后廢水達標排放。依托物化、生化的科學指導，針對性有效使用微生物繁殖防治措施實現污水除害，奠定了其高效簡便以及步驟成本低的特點。

圖1 工藝流程圖

3.4 運行效果及改造費用

自2020年5月完成改造完成至現在，該企業改造后鞣制廢水鉻離子濃度穩定小于1.0 mg/L；企業綜合廢水硫化物未檢出，COD穩定在70～80 mg/L，總氮小于40 mg/L，色度、動植物油等其他污染因子均達到排放標準。

企業3 000 t/d處理站改造費用為460萬元，噸廢水處理成本為1.1元。改造工程利用現有池體改造、更換部分設備、增加自控儀表，使廢水處理成本較原有工藝降低0.3元/噸，提高了自控能力，實現廢水處理的可視化、遠程化和精準化管控，廢水改造成效顯著。

4 結論

污水處理廠是重要基礎設施，它的改造實施對于提高廢水處理效果、保障員工身體健康和企業長效健康發展有重要意義。國家對環境保護日益重視，對污水的排放也有了更高要求，處理方法也必須更完善，但每種方法都存在著優缺點，所以不同企業要分析選擇合理的方式來處理廢水，提高處理效率，降低成本，要有超前的環保意識，做到企業長遠發展，經濟的健康可持續發展。