廣東省佛山市南海區(qū)某皮革廠主要從事牛皮半成品的加工。生產(chǎn)工藝主要由洗皮、去肉、脫毛、浸灰、浸酸、軟化、水洗、鉻鞣等工段組成，該生產(chǎn)過(guò)程廢水排放量大、污染涉及面廣、毒性強(qiáng)、有機(jī)物濃度高，污水中含有大量硫化物、鉻等有害物質(zhì)以及油脂、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)等，極易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
企業(yè)日均廢水排放量為50～80 m3，其中的主要污染物為COD、氨氮、總鉻、硫化物、SS 及色度。該廠原先采用混凝－厭氧/好氧組合工藝處理制革廢水，該過(guò)程對(duì)去除廢水中總鉻、SS 及硫化物效果顯著，但出水仍含部分難降解有機(jī)物，可生化性差，COD、氨氮和色度均偏高，無(wú)法滿足其廢水回用和排放要求，需對(duì)工藝進(jìn)行改進(jìn)。
一體化臭氧曝氣生物濾池(O3－BAF)系統(tǒng)結(jié)合了高級(jí)氧化、生物吸附和生物降解等多種工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，是在臭氧預(yù)氧化－曝氣生物濾池組合工藝［2］的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的新型廢水深度處理工藝。
首先，將臭氧通過(guò)文丘里管直接投加到曝氣生物濾池的底部布水層，在布水層同時(shí)實(shí)現(xiàn)布?xì)獠妓统粞跹趸缓蠛粞醯?A style="TEXT-DECORATION: none" href="http://www.bnynw.com/">廢水從底部進(jìn)入曝氣生物濾池的填料層進(jìn)行生化處理，在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)部同時(shí)實(shí)現(xiàn)臭氧氧化和生化的協(xié)同作用。運(yùn)行成本方面，一體化工藝將臭氧直接加入曝氣生物濾池的布水層，可以減少一級(jí)水泵提升，同時(shí)由于臭氧氧化廢水中的有機(jī)物后轉(zhuǎn)化為氧氣，加上臭氧化氣體中提供的氧源，大大減少了曝氣生物濾池的曝氣量; 基建投資方面，采用一體化O3－BAF 設(shè)備，可以減少一級(jí)臭氧氧化池體，可以在較低的基建費(fèi)用下實(shí)現(xiàn)臭氧與曝氣生物濾池的協(xié)同作用。
對(duì)該制革廠生化出水水質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行分析論證后，擬采用一體化臭氧曝氣生物濾池—上流式曝氣生物濾池組合工藝對(duì)廢水進(jìn)行深度處理，出水水質(zhì)需達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值(DB44/26—2001)》第二時(shí)段一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
1 廢水的水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)
該深度處理系統(tǒng)的進(jìn)水為好氧生化出水，含有部分懸浮物，設(shè)計(jì)進(jìn)水量為4 m3/h。水經(jīng)深度處理后，須達(dá)到公司生產(chǎn)回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和安全排放標(biāo)準(zhǔn)。廢水pH、色度、COD、氨氮、SS 等水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)分析按《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》［3］中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。
表1 進(jìn)水水質(zhì)與排放標(biāo)準(zhǔn)
2 廢水處理工藝
2.1 工藝流程
經(jīng)生化處理后的廢水中，殘留的有機(jī)物多為難生物降解的溶解性有機(jī)物，且氨氮含量及色度偏高。廢水深度處理工藝流程如圖1 所示。
2.2 主要構(gòu)筑物
經(jīng)改造后，廢水深度處理系統(tǒng)主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示。
表2 主要構(gòu)筑物和設(shè)計(jì)參數(shù)
進(jìn)水流量Q = 4 m3/h，一體化O3－BAF 系統(tǒng)填料高度H一體填料= 4.7 m，上流式BAF 系統(tǒng)填料層高度H填料= 3.2 m，填料采用粒徑為3～5 mm的陶粒，陶粒孔隙率η = 50%。布?xì)庀到y(tǒng)采用穿孔曝氣，氣水比控制在(6～7)∶1。
3 調(diào)試與運(yùn)行
3.1 調(diào)試階段
廢水深度處理系統(tǒng)于2011 年10 月正式啟動(dòng)，進(jìn)入調(diào)試階段。調(diào)試內(nèi)容主要是臭氧投加量的確定以及一體化O3－BAF 系統(tǒng)和上流式BAF 系統(tǒng)中微生物的培養(yǎng)和馴化。
(1)一體化臭氧曝氣生物濾池系統(tǒng)中，臭氧可利用其強(qiáng)氧化性將水中不易降解的大分子有機(jī)物氧化分解為小分子有機(jī)物，提高廢水的可生化性，并能有效破壞廢水中所含的某些發(fā)色基團(tuán)，降低廢水色度。但若過(guò)量的臭氧溶解在廢水中不能及時(shí)分解，進(jìn)入曝氣生物濾池后，臭氧的強(qiáng)氧化性會(huì)抑制生化細(xì)菌的生長(zhǎng)，甚至造成生化細(xì)菌的死亡。經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證，隨著臭氧投加量的提高，一體化O3－BAF 系統(tǒng)對(duì)COD 的去除率先升高后下降，最佳的臭氧投加量在40～50 mg/L。
(2)一體化O3－BAF 和上流式BAF 的啟動(dòng)及掛膜均采用活性污泥接種法，接種污泥取自城市污水廠剩余污泥。并在接種活性污泥的同時(shí)分別投加COD 為200、100 mg/L的面粉溶液及少量尿素、磷酸二氫鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，控制m(COD)∶m(N)∶m(P)為100∶5∶1左右。悶曝培養(yǎng)3 d 后開(kāi)始間歇注入混凝和好氧池的混合廢水，每天以1 m3/h 的流量進(jìn)水5 h 換水，并對(duì)出水COD 進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)COD 去除率穩(wěn)定至60%左右后開(kāi)始以相同流量連續(xù)進(jìn)水，在污泥接種的第10 天，出水COD 去除率開(kāi)始一直穩(wěn)定在60%以上，此時(shí)微生物掛膜培養(yǎng)成功［4］。
3.2 運(yùn)行效果
工程調(diào)試工作于2012 年1 月圓滿結(jié)束，經(jīng)過(guò)2個(gè)月的運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。分析調(diào)試數(shù)據(jù)可知，經(jīng)一體化O3－BAF－上流式BAF 組合工藝深度處理后，廢水COD、氨氮含量和色度可分別控制在100 mg/L、10 mg/L和10 倍以下，完全滿足該廠廢水回用和排放要求。另外，出水pH、SS 等指標(biāo)也達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值(DB 44/26—2001)》第二時(shí)段一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
由圖2 可知: ①該深度處理系統(tǒng)對(duì)含難生物降解有機(jī)物的廢水具有良好的處理效果，出水COD 可穩(wěn)定在100 mg/L以下，最高去除率達(dá)66.51%，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。②由于生物絮凝吸附、污泥新陳代謝等作用，系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)發(fā)生濾孔堵塞和處理效率下降的狀況。在第10 天，出水COD 處在達(dá)標(biāo)邊緣并帶有少量懸浮物，決定用清水對(duì)深度處理系統(tǒng)進(jìn)行反沖洗，反沖洗出水排入調(diào)節(jié)池重新處理。經(jīng)過(guò)試運(yùn)行，建議一體化O3－BAF 及上流式BAF 的反沖洗周期為10 d。具體參見(jiàn)http://www.bnynw.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
圖2 系統(tǒng)COD 去除效果
系統(tǒng)對(duì)廢水中氨氮的處理效果如圖3 所示，經(jīng)過(guò)一體化O3－BAF 和上流式BAF 中微生物的硝化作用，廢水中的平均氨氮含量可由進(jìn)水的32.70mg/L降低至出水的5.99 mg/L，最高去除率達(dá)91.42%。
圖3 系統(tǒng)氨氮去除效果
另外，如表3 所示，在進(jìn)水平均色度為80 倍的情況下，經(jīng)臭氧氧化和生物降解雙重作用后，出水色度可降低至5 倍左右，總?cè)コ蔬_(dá)到了93.75%，脫色效果顯著。
表3 系統(tǒng)色度去除效果
4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析
該套廢水深度處理系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用主要為電費(fèi)，耗電設(shè)備包括臭氧發(fā)生器(含冷凍式干燥機(jī)和吸附式干燥機(jī))、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水泵等(不計(jì)人工及折舊費(fèi))。各設(shè)備用電情況見(jiàn)表4。
表4 廢水深度處理系統(tǒng)電耗分析
由表4 可知，系統(tǒng)每天總耗電量為292.15 kW·h，以電價(jià)為0.70 元/(kW·h)計(jì)，電費(fèi)共205 元/d。按照每天處理65 m3廢水計(jì)算，則廢水處理費(fèi)用為3.15 元/m3。此外，最終出水可選擇回用作該廠生產(chǎn)用水，大大節(jié)約了生產(chǎn)節(jié)本。
5 結(jié)論
(1)一體化O3—BAF—上流式BAF 組合工藝對(duì)含難生物降解有機(jī)物廢水有良好的處理效果，在臭氧投加量為40～50 mg/L的情況下，出水COD 可以穩(wěn)定在100 mg/L以下，最高去除率達(dá)66.51%。
(2)經(jīng)該組合工藝處理后，出水平均氨氮含量可分別降至5.99 mg/L，最高去除率達(dá)91.42%。出水色度可控制在5～10 倍，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
(3)在不考慮人工及折舊費(fèi)的情況下，該深度處理系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用僅為3.15 元/m3，處理出水水質(zhì)滿足回用及排放標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
