摘要: 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深度處理某制革廠廢水，在進水量為50～80 m3/d 的條件下，出水COD、氨氮可分別控制在100、10 mg/L以下，色度為5～10 倍，完全達到該廠廢水回用和排放標準。在不考慮人工及折舊費的情況下，運行成本僅為3.15 元/m3 ，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

關鍵詞: 制革廢水; 深度處理; 一體化; 臭氧曝氣生物濾池

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)過程廢水排放量大、污染涉及面廣、毒性強、有機物濃度高，污水中含有大量硫化物、鉻等有害物質以及油脂、木質素、蛋白質等，極易對環(huán)境造成嚴重污染［1］。

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，該過程對去除廢水中總鉻、SS 及硫化物效果顯著，但出水仍含部分難降解有機物，可生化性差，COD、氨氮和色度均偏高，無法滿足其廢水回用和排放要求，需對工藝進行改進。

一體化臭氧曝氣生物濾池(O3－BAF)系統(tǒng)結合了高級氧化、生物吸附和生物降解等多種工藝技術的優(yōu)勢，是在臭氧預氧化－曝氣生物濾池組合工藝［2］的基礎上開發(fā)出來的新型廢水深度處理工藝。

首先，將臭氧通過文丘里管直接投加到曝氣生物濾池的底部布水層，在布水層同時實現(xiàn)布氣布水和臭氧氧化，然后含臭氧的廢水從底部進入曝氣生物濾池的填料層進行生化處理，在一個反應器內(nèi)部同時實現(xiàn)臭氧氧化和生化的協(xié)同作用。運行成本方面，一體化工藝將臭氧直接加入曝氣生物濾池的布水層，可以減少一級水泵提升，同時由于臭氧氧化廢水中的有機物后轉化為氧氣，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 設備，可以減少一級臭氧氧化池體，可以在較低的基建費用下實現(xiàn)臭氧與曝氣生物濾池的協(xié)同作用。

對該制革廠生化出水水質特點進行分析論證后，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廢水進行深度處理，出水水質需達到廣東省地方標準《水污染物排放限值(DB44/26—2001)》第二時段一級排放標準。

1 廢水的水質、水量及排放標準

該深度處理系統(tǒng)的進水為好氧生化出水，含有部分懸浮物，設計進水量為4 m3/h。水經(jīng)深度處理后，須達到公司生產(chǎn)回用水水質標準和安全排放標準。廢水pH、色度、COD、氨氮、SS 等水質指標的檢測分析按《水和廢水監(jiān)測分析方法》［3］中規(guī)定的標準方法進行。設計進水水質和排放標準見表1。

表1 進水水質與排放標準

2 廢水處理工藝

2.1 工藝流程

經(jīng)生化處理后的廢水中，殘留的有機物多為難生物降解的溶解性有機物，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。

圖1 廢水深度處理工藝流程

2.2 主要構筑物

經(jīng)改造后，廢水深度處理系統(tǒng)主要構筑物及設計參數(shù)如表2 所示。

表2 主要構筑物和設計參數(shù)

進水流量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%。布氣系統(tǒng)采用穿孔曝氣，氣水比控制在(6～7)∶1。

3 調(diào)試與運行

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，進入調(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，臭氧可利用其強氧化性將水中不易降解的大分子有機物氧化分解為小分子有機物，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，降低廢水色度。但若過量的臭氧溶解在廢水中不能及時分解，進入曝氣生物濾池后，臭氧的強氧化性會抑制生化細菌的生長，甚至造成生化細菌的死亡。經(jīng)實驗論證，隨著臭氧投加量的提高，一體化O3－BAF 系統(tǒng)對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、磷酸二氫鉀等營養(yǎng)物質，控制m(COD)∶m(N)∶m(P)為100∶5∶1左右。悶曝培養(yǎng)3 d 后開始間歇注入混凝和好氧池的混合廢水，每天以1 m3/h 的流量進水5 h 換水，并對出水COD 進行檢測，當COD 去除率穩(wěn)定至60%左右后開始以相同流量連續(xù)進水，在污泥接種的第10 天，出水COD 去除率開始一直穩(wěn)定在60%以上，此時微生物掛膜培養(yǎng)成功［4］。

3.2 運行效果

工程調(diào)試工作于2012 年1 月圓滿結束，經(jīng)過2個月的運行，系統(tǒng)運行情況良好，設備運轉正常，出水水質達到設計要求。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 等指標也達到廣東省地方標準《水污染物排放限值(DB 44/26—2001)》第二時段一級排放標準。

由圖2 可知: ①該深度處理系統(tǒng)對含難生物降解有機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66.51%，達到設計要求。②由于生物絮凝吸附、污泥新陳代謝等作用，系統(tǒng)運行一段時間后，會發(fā)生濾孔堵塞和處理效率下降的狀況。在第10 天，出水COD 處在達標邊緣并帶有少量懸浮物，決定用清水對深度處理系統(tǒng)進行反沖洗，反沖洗出水排入調(diào)節(jié)池重新處理。經(jīng)過試運行，建議一體化O3－BAF 及上流式BAF 的反沖洗周期為10 d。

圖2 系統(tǒng)COD 去除效果

系統(tǒng)對廢水中氨氮的處理效果如圖3 所示，經(jīng)過一體化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水的32.70mg/L降低至出水的5.99 mg/L，最高去除率達91.42%。

圖3 系統(tǒng)氨氮去除效果

另外，如表3 所示，在進水平均色度為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，總去除率達到了93.75%，脫色效果顯著。

表3 系統(tǒng)色度去除效果

4 經(jīng)濟技術分析

該套廢水深度處理系統(tǒng)運行費用主要為電費，耗電設備包括臭氧發(fā)生器(含冷凍式干燥機和吸附式干燥機)、羅茨鼓風機、水泵等(不計人工及折舊費)。各設備用電情況見表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，以電價為0.70 元/(kW·h)計，電費共205 元/d。按照每天處理65 m3廢水計算，則廢水處理費用為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 結論

(1)一體化O3—BAF—上流式BAF 組合工藝對含難生物降解有機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91.42%。出水色度可控制在5～10 倍，達到設計要求。

(3)在不考慮人工及折舊費的情況下，該深度處理系統(tǒng)運行費用僅為3.15 元/m3，處理出水水質滿足回用及排放標準，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

參考文獻

［1］資慈琴，甘立云．混凝沉淀－生物接觸氧化工藝處理制革廢水試驗研究［J］．環(huán)境科學與管理，2006，31(3): 93-95．

［2］汪曉軍，林德賢，顧曉揚，等．臭氧－曝氣生物濾池處理酸性玫瑰紅燃料廢水［J］．環(huán)境污染治理技術與設備，2006，7 (7): 43-46．

［3］國家環(huán)?？偩郑蛷U水監(jiān)測分析方法［M］．4 版．北京: 中國環(huán)境科學出版社，2002．

［4］Bacquet，Joret J C，Rogalla F．Biofilm start-up and controLin aerated filter［J］．EnvironmentaLTechnology，1991，(12): 747- 756．

作者簡介: 劉宇斌(1987- )，男，碩士生; 汪曉軍(1964- )，男，博士，教授。

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