制革廢水是制革生產(chǎn)過程中排出的廢水(制革生產(chǎn)可分為濕操作與干操作兩部分。濕操作包括準備工段和鞣制工段;干操作就是整飾工段。制革廢水主要來自濕操作準備工段和鞣制工段:浸水脫脂及其洗水、脫毛脫灰及其洗水、浸酸鉻鞣及其洗水、染色加脂及其洗水和其他污水。)通常把動物皮用鹽腌或用水浸泡,使其膨潤,加石灰、去肉、脫堿,然后用丹寧或鉻,鞣制加脂軟化,最后染色加工制成皮革。整個制革過程中鹽腌皮每千克產(chǎn)生廢水600~700L,水質(zhì)隨工廠規(guī)模、原皮種類及鞣制方法而異。制革廠廢水排放量大、pH值高、色度高、污染物種類繁多、成分復雜。主要污染物有重金屬鉻、可溶性蛋白質(zhì)、皮屑、懸浮物、硫化物、丹寧、木質(zhì)素、無機鹽、油類、表面活性劑、染料以及樹脂等。
傳統(tǒng)的制革廢水處理技術(shù)是將各工序廢水收集混合,采用物理、化學、生物等手段集中處理,把廢水中的油脂、蛋白質(zhì)和各種化工材料作為廢物處理掉,浪費資源,投資高,且生皮加工過程中脫毛浸灰工段產(chǎn)生的高濃度含硫廢水和鉻鞣工段產(chǎn)生的廢鉻液,對處理廢水是非常不利的。故比較合理的是“原液單獨處理、綜合廢水統(tǒng)一處理”,工藝路線,將脫脂廢水、浸灰脫毛廢水、鉻鞣廢水分別進行處理并回收有價值的資源,然后與其他廢水混合統(tǒng)一處理。但對于小型制革廠采用這種方法,工藝流程長、費用高,仍可進行集中處理。
一、單項廢水處理技術(shù)
1.1 脫脂廢水
脫脂廢液中的油脂含量、CODcr和BOD5等污染指標很高。處理方法有酸提取法、離心分離法或溶劑萃取法。廣泛使用的是酸提取法,加H2SO4調(diào)pH值至3~4進行破乳,通人蒸汽加鹽攪拌,并在40~60t下靜置2-3h,油脂逐漸上浮形成油脂層?;厥沼椭蛇_95%,去除CODcr90%以上。一般進水油的質(zhì)量濃度為8-10g/L,出水油的質(zhì)量濃度小于0.1g/L?;厥蘸蟮挠椭?jīng)深度加工轉(zhuǎn)化為混合脂肪酸可用于制皂。
1.2 浸灰脫毛廢水
浸灰脫毛廢水中含蛋白質(zhì)、石灰、硫化鈉、固體懸浮物,含總CODcr的28%、總S2-的93%、總SS的70%。處理方法有酸化法、化學沉淀法和氧化法。生產(chǎn)中多采用酸化法,在負壓條件下,加H2SO4調(diào)pH值至4-4.5,產(chǎn)生H2S氣體,用NaOH溶液吸收,生成硫化堿回用,廢水中析出的可溶性蛋白質(zhì)經(jīng)過濾、水洗、干燥變成產(chǎn)品。硫化物去除率可達90%以上,CODcr與SS分別降低85%和95%。其成本低廉,生產(chǎn)操作簡單,易于控制,并縮短生產(chǎn)周期。
1.3 鉻鞣廢水
鉻鞣廢水主要污染物是重金屬Ce3+,質(zhì)量濃度約為3-4g/L,pH值呈弱酸性。處理方法有堿沉淀法和直接循環(huán)利用。國內(nèi)90%的制革廠采用堿沉淀法,將石灰、氫氧化鈉、氧化鎂等加入廢鉻液,反應、脫水得含鉻污泥,用硫酸溶解后可再回用到鞣制工段。反應時pH值在8.2-8.5,溫度在40℃沉淀最好,堿沉淀劑以氧化鎂效果最好,鉻回收率為99%,出水鉻的質(zhì)量濃度小于1mg/L。但此法適用于大型制革廠,且回收鉻泥中的可溶性油脂、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)會影響鞣制效果。
二、綜合廢水處理技術(shù)
制革廢水中污染物組成復雜,綜合廢水的處理方法也很多,有生化工藝和物化等方法。國內(nèi)制革工業(yè)通常采用物化處理和生化處理相結(jié)合的方法,此法投資省,運行費用低,能夠穩(wěn)定達標排放。
2.1 生化處理工藝
①預處理系統(tǒng)
主要包括格柵、調(diào)節(jié)池、沉淀池、氣浮池等處理設施。制革廢水中有機物濃度和懸浮固體濃度高,預處理系統(tǒng)就是用來調(diào)節(jié)水量、水質(zhì);去除SS、懸浮物;削減部分污染負荷,為后續(xù)生物處理創(chuàng)造良好條件。
制革廢水中含有較多的柔軟劑、滲透劑和表面活性劑等高分子化合物,這些物質(zhì)比較難以生物降解。在生物處理前,用臭氧來氧化廢水,將這些高分子有機物轉(zhuǎn)變成低分子形式,甚至是容易消化的簡單的生物機體,從而提高生物的可降解性。試驗證明經(jīng)過臭氧處理,制革廢水的BOD5,CODcr和色度都有明顯的降低。在生物處理前先進行水解酸化,將廢水的m(BOD5/m(CODcr)的值由0.2提高到0.4以上,極大的提高廢水的可生物降解性,為好氧生化處理提供有利條件。這兩項技術(shù)與傳統(tǒng)物化預處理技術(shù)相比,除能夠提高廢水的可生物降解性,還能夠解決廢水處理過程中的泡沫問題,且產(chǎn)泥量少,為解決制革廢水處理中產(chǎn)生的大量污泥提供了一條途徑。還可以投加混凝劑、絮凝劑去除制革廢水中不易生化降解的化工輔料。一般用硫酸亞鐵或堿式氯化鋁,投加量為0.03%-0.05%,可去除CODcr與BOD5約50%,S2-70%以上,SS與色度80%以上。
②生物處理系統(tǒng)
制革廢水的ρ(CODcr)一般為3000-4000mg/L,ρ(BOD5)為1000-2000mg/L,屬于高濃度有機廢水,m(BOD5)/m(CODcr)值為0.3-0.6,適宜于進行生物處理。目前國內(nèi)應用較多的有氧化溝、SBR和生物接觸氧化法,應用較少的是射流曝氣法、間歇式生物膜反應器(SBBR)、流化床和升流式厭氧污泥床(UASB)。各種工藝比較見下表。
要選用哪種生物處理工藝,除了考慮水質(zhì)特點,還要兼顧處理水量、處理要求和場地面積等因素。從上表看出, 目前用于處理制革廢水的比較成熟的工藝是氧化溝、SBR和生物接觸氧化法,其技術(shù)參數(shù)比較全面。制革廢水水量水質(zhì)波動大,含有較高濃度的Cl-和SO42-,以及微生物難降解的有機物及鉻和硫化物帶來的毒性問題,因此生物處理工藝必須具備耐沖擊負荷,且能適應高鹽度對微生物產(chǎn)生的抑制作用,又能在較長時間內(nèi)使難降解有機物得到降解和無機化。氧化溝的運行負荷非常低,處理效果好,且停留時間長、稀釋能力強、抗沖擊負荷能力強,故氧化溝是符合上述條件的最佳首選技術(shù)。
但對于中、小型制革廠,因生產(chǎn)無一定規(guī)律或無足夠場地,采用氧化溝工藝并非最佳選擇,而SBR工藝是間歇運行,具有理想推流的特點,且流程短;生物接觸氧化法對于水量、水質(zhì)的沖擊負荷有很強的耐沖擊能力,故制革廢水相對集中排放、水質(zhì)多變及負荷變化大的適合用SBR工藝和生物接觸氧化法。射流曝氣法是在活性污泥法的基礎上采用射流曝氣器進行充氧,提高了氧的利用率;SBBR是將SBR和生物膜技術(shù)結(jié)合起來,兼具兩者特點;流化床和UASB工藝的負荷高,這些技術(shù)都有適合處理制革廢水的一方面,但應用少,技術(shù)參數(shù)不全面,需要進一步研究。
2.2 物化處理工藝
目前國內(nèi)用于處理制革廢水的物化處理法有投加混凝劑、內(nèi)電解等技術(shù)。用混凝劑物化處理,設備簡單、管理方便,并適合于間歇操作。齊齊哈爾宏利達革制品廠,采用硫酸亞鐵酸洗廢液作混凝劑,在pH值為7.5-8.5,沉淀時間60rain,F(xiàn)eS04的質(zhì)量濃度為200mg/L時,CODcr,BOD5,SS去除率在80%以上,其優(yōu)點是處理成本低廉、避免二次污染,F(xiàn)eSO4在6-20℃時仍有較高的處理效果,溫度適應范圍廣,適合北方氣候寒冷的地區(qū)。用酸浸粉煤灰和鼓風爐鐵泥所得到的PBS混凝劑與聚硅酸鋁絮凝劑配合處理制革廢水,SS,CODcr,硫化物和鉻的去除率可達90%左右。此法的顯著特點是混凝沉降速度快,污泥體積小,處理廢水費用低。
內(nèi)電解法對廢水的處理是基于電化學反應的氧化還原和電池反應產(chǎn)物的絮凝及新生絮體的吸附等的協(xié)同作用。某皮革制品有限公司,日排放量100-120m3,采用以內(nèi)電解為主的工藝,內(nèi)電解塔為固定床,陽極的鐵屑填料經(jīng)特殊處理后,既增加填料的活性,又防止鐵屑結(jié)塊,使運行效果更加穩(wěn)定,運行中對pH值要求非常嚴格。經(jīng)過1年的運行,效果良好,CODcr,BOD5,SS總的去除率分別為88%、89%、95%。此工藝特別適合間歇生產(chǎn)的中小型制革企業(yè),操作簡便,運行穩(wěn)定,脫色效果好,投資低,出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達到二級排放標準。
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