廣東省佛山市南海區某皮革廠(chǎng)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、有機物濃度高，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，極易對環(huán)境造成嚴重污染。
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(chǎng)原先采用混凝－厭氧/好氧組合工藝處理制革廢水，該過(guò)程對去除廢水中總鉻、SS 及硫化物效果顯著(zhù)，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(wú)法滿(mǎn)足其廢水回用和排放要求，需對工藝進(jìn)行改進(jìn)。
一體化臭氧曝氣生物濾池(O3－BAF)系統結合了高級氧化、生物吸附和生物降解等多種工藝技術(shù)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(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)現布氣布水和臭氧氧化，然后含臭氧的廢水從底部進(jìn)入曝氣生物濾池的填料層進(jìn)行生化處理，在一個(gè)反應器內部同時(shí)實(shí)現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(shí)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(shí)現臭氧與曝氣生物濾池的協(xié)同作用。
對該制革廠(chǎng)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廢水進(jìn)行深度處理，出水水質(zhì)需達到廣東省地方標準《水污染物排放限值(DB44/26—2001)》第二時(shí)段一級排放標準。
1 廢水的水質(zhì)、水量及排放標準
該深度處理系統的進(jìn)水為好氧生化出水，含有部分懸浮物，設計進(jìn)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(zhì)標準和安全排放標準。廢水pH、色度、COD、氨氮、SS 等水質(zhì)指標的檢測分析按《水和廢水監測分析方法》［3］中規定的標準方法進(jìn)行。設計進(jìn)水水質(zhì)和排放標準見(jiàn)表1。
表1 進(jìn)水水質(zhì)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。
2.2 主要構筑物
經(jīng)改造后，廢水深度處理系統主要構筑物及設計參數如表2 所示。
表2 主要構筑物和設計參數
進(jìn)水流量Q = 4 m3/h，一體化O3－BAF 系統填料高度H一體填料= 4.7 m，上流式BAF 系統填料層高度H填料= 3.2 m，填料采用粒徑為3～5 mm的陶粒，陶�？紫堵师� = 50%。布氣系統采用穿孔曝氣，氣水比控制在(6～7)∶1。
3 調試與運行
3.1 調試階段
廢水深度處理系統于2011 年10 月正式啟動(dòng)，進(jìn)入調試階段。調試內容主要是臭氧投加量的確定以及一體化O3－BAF 系統和上流式BAF 系統中微生物的培養和馴化。
(1)一體化臭氧曝氣生物濾池系統中，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(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，臭氧的強氧化性會(huì )抑制生化細菌的生長(cháng)，甚至造成生化細菌的死亡。經(jīng)實(shí)驗論證，隨著(zhù)臭氧投加量的提高，一體化O3－BAF 系統對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(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(chǎng)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)養物質(zhì)，控制m(COD)∶m(N)∶m(P)為100∶5∶1左右。悶曝培養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，并對出水COD 進(jìn)行檢測，當COD 去除率穩定至60%左右后開(kāi)始以相同流量連續進(jìn)水，在污泥接種的第10 天，出水COD 去除率開(kāi)始一直穩定在60%以上，此時(shí)微生物掛膜培養成功［4］。
3.2 運行效果
工程調試工作于2012 年1 月圓滿(mǎn)結束，經(jīng)過(guò)2個(gè)月的運行，系統運行情況良好，設備運轉正常，出水水質(zhì)達到設計要求。分析調試數據可知，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(mǎn)足該廠(chǎng)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(shí)段一級排放標準。
由圖2 可知: ①該深度處理系統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，系統運行一段時(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 處在達標邊緣并帶有少量懸浮物，決定用清水對深度處理系統進(jìn)行反沖洗，反沖洗出水排入調節池重新處理。經(jīng)過(guò)試運行，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.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
圖2 系統COD 去除效果
系統對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91.42%。
圖3 系統氨氮去除效果
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，總去除率達到了93.75%，脫色效果顯著(zhù)。
表3 系統色度去除效果
4 經(jīng)濟技術(shù)分析
該套廢水深度處理系統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(fēng)機、水泵等(不計人工及折舊費)。各設備用電情況見(jiàn)表4。
表4 廢水深度處理系統電耗分析
由表4 可知，系統每天總耗電量為292.15 kW·h，以電價(jià)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(chǎng)生產(chǎn)用水，大大節約了生產(chǎn)節本。
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，該深度處理系統運行費用僅為3.15 元/m3，處理出水水質(zhì)滿(mǎn)足回用及排放標準，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
