气浮-氧化沟-人工湿地处理制革废水
摘要：介绍了采用气浮—氧化沟—人工湿地工艺处理制革生产废水的工程实例。工程运行结果表明，COD 去除率≥97．5%，NH3-N 去除率≥90%，出水达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996) 中的一级排放标准。该工艺操作简单，运行成本低，运行稳定可靠。
关键词：制革废水， 气浮，氧化沟，人工湿地
某制革公司以生产牛皮为主，制革废水有机污染物、氨氮浓度和悬浮物较高，并具有一定的色度和毒性，属于难处理废水。经过技术论证和实践经验，对该项目废水处理进行工程设计与调试，采用气浮—氧化沟—人工湿地工艺进行处理，使其达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996) 中的一级排放标准。
1 废水特点及废水水量、水质
该公司制革过程分为准备工段、鞣制工段和整饰工段三部分，废水主要由脱脂废水、浸灰脱毛废水、铬鞣废水、加脂染色废水和洗涤废水等组成，所产生的量为5000 m3 /d。制革废水是一种有机污染浓度、悬浮物浓度和氨氮浓度高的废水，还含有大量难以降解的物质(如木质素、丹宁) 和特有的对污水处理不理的无机化合物(如硫化物、铬和酸碱等) ，水质水量波动大，微生物的正常代谢常常受到抑制，处理难度较大［1］。
设计出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级排放标准，设计进出水质指标见表1。
表1 废水原水水质及排放要求
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2 处理工艺流程
该公司在老厂区实施了一套废水治理工程，工程设计水量1500 m3 /d，出水执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996) 的一级排放标准，由于用地和投资受到限制，综合废水处理工艺采用了气浮—氧化沟—二沉，实际进水CODCr为3000～5500 mg /L，出水CODCr为80～113 mg /L; 进水NH3-N 为80～200 mg /L，出水10～80 mg /L。该工艺存在CODCr出水不稳定和氨氮处理效果不理想的问题，当水质变化大时氨氮超标现象很严重，COD 也会微超。若进水浓度进一步提高，出水要稳定达标的可能性很小。该公司在产品生产过程，一方面在脱灰、软化过程要添加无机铵盐，另一方面在原料皮(牛皮) 加工过程中，大量的皮胶原蛋白被分解成氨氮进入水中进入废水中［2］，因此该废水中的NH3-N 含量较高，进水NH3-N 平均约130 mg /L，出水要求小于15 mg /L，去除率需达到88．5%。NH3-N 浓度高往往会影响废水处理效果及稳定性，并且要达到如此高的去除效果还相当困难，且投资成本很高。因此本工程对脱氮工艺提出了很高的要求。本工程在对老厂区的废水运行实践的调查及废水试验的基础上，以分类处理和集中处理相结合为处理原则，工艺流程具体见图1。
含铬废水单独采用碱性(NaOH) 水解沉淀法处理，铬液pH控制在8．5～10．0 范围内; 含硫废水经过投加FeSO4混凝，S2-与Fe2+结合生成的FeS 通过沉淀池固液分离，从而降低铬和S2-对生化处理的毒害影响。综合废水采用絮凝气浮—氧化沟(含选择池) —二沉池—人工湿地的组合工艺。从运行现状来看，综合废水加强预处理措施(格栅沉淀、调节和气浮) ，均匀水质水量和去除毛、渣等悬浮物，削减部分污染负荷，为后续生物处理创造良好条件行; 采用氧化沟(含选择池) 和人工湿地等多种生化工艺联合处理，对降低废水中生化抑制物质的毒性起到了良好的效果，保证了废水的达标排放［3-4］。实践证明，该组合工艺对本项目是有效的、适宜的。
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图1 工艺流程示意图
3 主要构筑物与设备
(1) 格栅井: 采用回转式固液分离机两台HF-400 型(N =0．75 kW) ，一用一备，高峰时两台同时运转。去除废水中的毛、废皮边、皮屑。
(2) 调节沉淀池: 1 座(2 格) ，钢筋混凝土结构，调节池与沉淀池合建，既去除废水悬浮物，又对废水进行水质水量的调节，使得整个系统能够以平均流量运行。尺寸为35．0 m× 12．0 m× 4．5 m，水力停留时间10 h。设污水提升泵4 台85 WQ85-6 －4(Q = 85 m3 /h，H = 6 m，N = 4．0 kW) ，3用1 备。
(3) 混凝池: 为CAF 系统的预处理。钢筋混凝土结构，1座2格，每格设搅拌器一台，加药系统一套。水力停留时间0．5 h，尺寸为8．0 m× 8．0 m× 2．5 m。
(4) CAF(涡凹) 气浮系统: 2 套，每套Q = 150 m3 /h，尺寸11．50 × 2．50 × 1．85 m，停留时间为15 min，N = 6．6 kW。CAF 具有分离时间短、去除效率高等特点。
(5) 选择池: 4 座，单座有效容积95 m3，水力停留时间1．5 h，设2 台水下搅拌器QJB-1．5，N = 1．5 kW。
(6) 氧化沟: 4 座，单座容积1500 m3，水力停留时间21 h，污泥龄20 d，污泥负荷0．050 kg BOD5 /kgmLSS·d，污泥浓度4000mg /L，污泥回流比100%。设8 台转盘曝气机(两沟式) ，N = 22kW; 8 台转盘曝气机(单沟式) ，N = 15 kW。
(7) 二沉池: 4 座，钢筋混凝土结构，辐流式，池径8．0 m，表面负荷0．70 m3 /(m2·h) ，设4 台中心传动垂架式刮泥机SZG －8(N = 0．75 kW) 。
(8) 人工湿地: 总面积80 亩，共三级，主要设计参数: 一级人工湿地的BOD5负荷250 kg /公顷·天，塘深2 m，停留时间1．0 d，存活生物有水葫芦、浮游虫类、鱼类等; 二级人工湿地BOD5负荷120 kg /公顷·天，塘深1 m，存活生物有鱼类等; 三级人工湿地BOD5负荷100 kg /公顷·天，塘深0．5 m，存活生物有芦苇和其他水生生物等。
4 工程调试及运行效果
本工程已稳定运行2 年多时间，各项进水指标变化幅度较大，但均能达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996) 的一级排放标准，达到了预期的设计目的，顺利通过了环保验收。出水运行的监测结果见表2。
表2 废水处理监测结果表(单位:mg /L)
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5 技术经济分析
本工程按日处理量5000 m3设计，综合废水直接运行费用1．66 元/m3 ，其中电费1．12 元/m3 ，药剂费0．38 元/m3 ，人工费0．16 元/m3。
6 结论
(1) 采用气浮一氧化沟－人工湿地组合工艺处理制革废水，经过2 年多的运行实践证明，该工艺成熟可靠，耐冲击负荷性能好，处理效果显著，能确保出水达标排放。CODCr去除率≥97．5%，NH3-N 去除率≥90%，出水水质优于设计要求，达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996) 的一级排放标准。
(2) 生化处理前采取物化处理措施，有效保证了生化进水水质的稳定性，加上含铬废水和含硫废水的单独预处理，对整个系统的稳定达标运行创造有利条件。
(3) 生化前设气浮，使皮革废水中较难生物降解、易气泡的表面活性物质得到较为彻底的去除，为生化的高效、少泡沫运行创造了有利的条件。
(4) 选择池的设置对难降解有机物能起到良好的水解作用，改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀。氧化沟适用于制革废水的治理，具有污泥负荷低、抗冲击负荷能力强、可实现一定程度的脱氮、运行管理方便等优点，CODCr去除率可达90% 以上、NH3-N 去除率可达50%以上。
(5) 深度处理采用三级人工湿地系统，可确保废水处理后各项指标稳定达到排放标准。运行结果表明，人工湿地CODCr的去除率达50% 以上，NH3-N 去除率达50% 以上，具有运行费用低、易维护、出水效果稳定且耐冲击等优点。
参考文献
［1］魏业香，戴红，唐英．制革废水处理技术现状及展望［J］．西南给排水，2010，32(1) : 25-27．
［2］欧惠珍，张爱国，巩传雷．制革废水处理问题及措施［J］．中国皮革，2007， 36(21) : 58-60．
［3］宋宾涛，邓保君，李浩飞．人工湿地处理制革废水的研究．科技致富向导，2011(26) : 91．
［4］隋智慧，曹向禹，强西怀．氧化沟工艺及其在制革废水处理中的应用．中国皮革，2005，34(1) : 54-58．
作者简介:林媛媛(1978-) ，女，工学硕士、工程师，总工办副主任，注册咨询师，从事环境工程设计和研究及给排水设计7 年。
楼铮铮(1986-) ，男，工学本科，从事环境工程设计和研究4 年。
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