年产3500万张黄牛皮沙发革厂的废水处理设计文献综述

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：

毕业设计（论文）

1课题背景

皮革工业是轻工业中的重要组成部分，也是我国出口创汇的支柱产业之一。我国拥有极其丰富的原皮资源，为发展皮革工业创造了极为有利的条件。随着制革工业的发展，制革工业所产生的废物对环境的污染越来越明显。据统计，制革行业每年排放废水1.2亿吨，具有碱性大，色度浓、COD高，悬浮物多，并含有较多的有毒物质。

随着国家对环保问题的日益重视，制革行业将面临更加严峻的环保问题，排放标准将更加严格，如氨氮指标已列为某些地区的制革废水排放标准。因而对已成熟废水处理技术，如氧化沟技术、SBR技术、生物膜技术、UASB技术等以及新开发的废水处理技术，如ASBR（厌氧间歇式活性污泥）工艺，EGSB工艺等在制革废水处理上的应用研究将显得更加急迫。加紧对这些工艺及其组合工艺在制革废水处理方面的应用及研究，寻找该工艺及其组合工艺处理制革废水的最佳条件，以及处理不同情况下的制革废水的最佳工艺，将是制革废水处理科研工作者的重要任务[20]。

1.2.1我国制革加工行业发展现状

我国现有制革企业近万家，每吨皮革所产生的废水大约为猪皮60吨，牛皮120吨，羊皮150吨，比日本和联邦德国的吨皮废水排放量30~50吨和20~30吨都多[1-3]。早在2000年，我国年排放制革废水约7000多万吨，COD年排放量约为15万吨，BOD8万吨，SS12万吨，铬3500吨，硫5000吨[4]。至今，据统计，制革行业每年排放废水更是高达1.2亿吨，由于加工过程中需要添加多种化学品，从而使得排出废水pH变化范围大、色度高、污染物种类繁多、成分复杂，主要有酸、碱、盐、染料、单宁、木质素、硫化物、铬、糖、氨氮、油脂、表面活性剂、助剂等。制革废水污染在轻工行业中排第三位，是目前工业废水处理的难点与焦点之一。

我国的制革废水处理起步较晚，80年代中期才取得了突破性进展，经过近十几年的有益的探索和研究[5-9]，已经找出了一条适合我国国情的道路，在治理技术上与国外的差距大量缩小，有的方面还处于领先水平。

1.2.2制革废水的产生

制革废水中的污染源来自两个方面:一是由于原料皮上除去的皮屑、油脂、肉渣和烂毛造成的有机废物污染；二是由于制革生产过程中使用酸、碱、酶、重金属、染料和高聚物等皮化材料带来的化学污染,如硫化碱、工业盐、石灰、红矾、染料及各类有机复鞣剂等有害化学品[10]。

1.2.3制革废水特点

由于原料皮作为成品的利用率很低,大量蛋白质和油脂转移到废水废渣中,这是造成制革废水污染负荷高的主要原因。此外,在制革过程中还添加了大量的化工原料:酸、碱、盐、硫化钠、石灰、铬鞣剂、植物鞣料、加脂剂、染料等,除一部分被吸收外,大部分进人废水。这是造成制革废水污染物含量高的另一个重要原因。因此,制革废水的特点是污染程度高,含大量有机物、无机物和悬浮物,带有颜色和臭味,有毒性。由有原料皮种类、鞣制方法、产品品种的不同及管理水平的差异,原皮在加工过程中的用水量差别很大,产生污染物的数量亦不同。排出的污染物中主要是蛋白质和油脂。特别是猪皮制革废水中的油脂含量更大。废水中主要的有毒物质是三价铬盐和硫化物。三价铬来源于鞣制工序的铬鞣剂,硫化物来源于准备工段脱毛剂(硫化钠)和蛋白质的分解[11]。

1.2.4制革废水的处理

制革废水由脱脂废水、浸灰脱毛废水、铬鞣废水、染色废水和其它废水组成,主要是前三种,虽然它们只占总废水量的20～30%,但污染负荷却占总负荷的70～80%。制革综合废水CODCr一般为3000mg/L左右,BOD5为1000Lmg/L左右,SS为800mg/L左右,Cr3 为30mg/L左右,硫化物的浓度约为100mg/L左右。在制革过程中浸灰脱毛工段产生的高浓度含硫废水和铬鞣工段产生的含铬废水对整个废水处理非常不利,硫和铬会对后段的生化处理产生抑制作用或毒害作用,如当废水中Cr3 含量达到17mg/L时就会对活性污泥产生影响,因此在制革废水处理中应遵循物化与生化相结合、分散处理与集中处理相结合的原则,首先分别对含硫废水和铬鞣废水进行预处理,不但有利于生化处理而且可回收一部分有用资源再利用。经预处理后的含硫废水和铬鞣废水再和其它工段的污水一起进行处理[12]。

1.3国内外皮革废水处理工艺概述

制革废水中污染物组成复杂，综合废水的处理方法也很多，有生化工艺和物化等方法，国内制革工业通常采用一级处理和二级处理相结合的方法，此法投资省，运行费用低，能够稳定达标排放。

制革废水的一级处理是指制革废水整个处理工艺中的物化处理阶段，它包括物理处理和化学处理两个方面。一般的物理处理包括过滤、重力沉降和气浮等方法，而化学处理则包括絮凝、化学沉淀等。

目前制革废水的二级处理主要以生物好氧处理，即活性污泥处理法为主，为了降低处理成本，减少污水处理投资，进行了各种处理方法的工艺组合。目前制革废水的生物厌氧处理正处于研究阶段，实际中的应用并不多。

1.3.1传统活性污泥法

活性污泥法创建于1917年，是利用河川自净原理的人工强化高效处理工艺，已成为有机性污水生物处理的主体。在制革废水的处理中，活性污泥法的应用是相当普遍的，如西德的Warn制革污水处理厂，国内北京东风制革厂、常州皮革厂、哈尔滨制革厂等都采用活性污泥法，该法对生化需氧量去除率在90%以上，化学需氧量在60%~80%之间。色度在50%~90%之间，硫化物在85%~98%之间。传统活性物泥法处理效率高，适用于处理要求高且水质相对稳定的污水，但它要求进水浓度尤其是有抑制物浓度不能高，而制革废水中的硫化物及铬在超过一定浓度时对生化有抑制，同时它不适应冲击负荷，需要高的动力和基建费用。

1.3.2制革废水全物化处理技术

制革废水全物化处理是指废水二级处理也采用物化法，整个工艺系统不包含生化处理单元。近年来。人们对微电解、超声波和高效絮凝剂等技术在制革废水中的应用进行深入研究，已取得显著成效。其中，内电解法是近些年发展起来的一种处理废水的有效方法，内电解塔中一般填装经处理后的铁屑和炭的混合物，它对废水的处理是基于电化学反应的氧化还原和电池反应产物的絮凝及新生絮体的吸附等的协同作用。全物化技术处理制革废水，普遍存在着运行费用高、处理不完全、污泥产量大、易产生二次污染等问题。随着制革行业的逐步规范化和排放标准的日益严格，前景不被看好。

1.3.3　氧化沟工艺

　　目前氧化沟生物处理工艺在国内制革废水处理中应用广泛。其优点是处理效果好,CODCr去除率可达到85%～87%,硫化物的去除率达到99%以上。另处,氧化沟所采用的高效表面机械曝气机维修方便,可以在不中断运行的情况下,在平台上对设备直接维修,而不是象鼓风曝气那样必须排空曝气池才能维修。陈斌等1993年对南汇通海制革厂皮革废液氧化沟处理装置的调试过程进行了总结,对制革废水氧化沟处理工艺中各种数学运算问题进行了说明,并对制革废水氧化沟处理工艺中NH3-N的处理进行了研究。邹廉1997年介绍了广州市人民制革厂的制革废水处理情况,该厂总废水量为8500m3/d,其废水处理方案是先对含油脂、含硫及含铬废水进行单项处理,再与其他废水汇合进行氧化沟生物处理,所采用的氧化沟技术为美国奥贝尔氧化沟技术[13]。吴浩汀2000年提出在氧化沟前增加一个生物选择器,以克服丝状菌增长引起的污泥沉降性能恶化现象,同时相应减小氧化沟的设计容积[14]。

1.3.4序批式活性污泥法(SBR)工艺

SBR是近年来在国内外迅速发展起来的一种新工艺，其对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机物降解并同时使微生物细胞增殖。将微生物细胞物质与水沉淀分离，废水即得到处理。其处理过程主要由初期的去除与吸附作用、微生物的代谢作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀性能几个净化过程完成。SBR工艺运行灵活，可以间歇运行，停产长达3个月后，重新启动SBR池时，污泥活性可很快恢复，该工艺十分适用中、小型制革企业的废水处理。目前，国内将SBR工艺列为废水处理中的重要工艺进行研究和应用。但SBR工艺尚处于发展完善阶段，SBR的兴起不过十几年的时间，许多研究还处于刚刚起步阶段，在基础理论研究方面存在着很多疑问，在工程应用方面缺乏科学、可靠的设计模式及成熟的运行管理经验，而SBR自身的特点间歇运行、自动化要求高，又增加了解决问题的难度和应用的局限性[15]。M.Kabacinski[22]等人研究表明,在进水中Cr的浓度逐渐增加的情况下,SBR法仍然能够保持较高的去除率。其中BOD、SS、N和P的去除率分别为96.18%、95.2%、89.5%和74.1%。CarucciA.[23]等人用SBR法来处理制革废水,并总结了与传统连续性布水操作相比,SBR法所具有的优点:可以在制革废水(甚至有机负荷浓度较大时)中获得抗毒性的微生物;SBR法的动力学特点使其有较高的底物去除率;SBR法能够实现絮状污泥的较好沉降。

1.3.5生物接触氧化法

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺，又称为淹没式生物滤池。其具有以下特点：生物接触氧化池内的生物固体浓度(5～10g/L)高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷［21］不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理简单；对水量水质的波动有较强的适应能力；污泥产量略低于活性污泥法。

兰州交通大学采用PFS混凝沉淀-生物接触氧化工艺处理制革综合废水[16]，混凝剂采用PFS，投加量为50mg/L。接触氧化池水力停留时间为8h，流量为3.0L/h，温度l4~l8℃，气水比约为20：1。池内安装半软性填料。从混凝沉淀试验结果看，去除率高达81%，同时，混凝沉淀对CODCr和SS也有较高的去除效果，90%及以上的硫化物在混凝沉淀这一级已被去除。因此，可以认为在生物处理之前，先采用混凝沉淀工艺是适合皮革废水特点的。由于好氧生物接触氧化池采用了半软性纤维填料，生物膜面积大，单位池容积的微生物量多。半软性填料具有一定的刚性和柔性，有较强的重新布水和布气能力，使附着在半软性填料上的生物膜能很好地与废水中的有机物和溶解氧接触，促进生物膜的脱落和更新，以保持良好的活性。试验表明，连续运行50天未发现半软性填料堵塞和结团现象，出水清澈，CODCr值均在300mg/L以下。经氧化池曝气后，硫化物可降到1.0mg/L以下。

1.3.6生物膜法

　　生物膜法是使微生物群体附着在固体填料的表面,形成一层生物膜,并让它与废水接触,使废水净化的方法。根据废水与生物膜接触形式不同,将生物膜反应器分为生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。用于制革废水的生物膜法多是采用生物接触氧化并多与其他工艺结合起来。如罗浩等1997年将生物接触氧化工艺与CAF空穴气浮工艺联合起来使用[17];裴保安等1997年用生物铁法处理制革废水,则是以生物接触氧化为主,以铁盐的化学絮凝沉淀为辅的一种处理方法[18];而前面提到的膜法SBR技术则是将SBR工艺与生物膜工艺联合起来的工艺;魏家秦提到的泥膜混合工艺则是将活性污泥和生物膜结合起来的工艺。这些工艺流程,主要是生物接触氧化工艺与其他工艺如气浮、化学絮凝沉淀、SBR工艺等的结合。席淑琪等1997年采用三级内装软性纤维填料的生物接触氧化槽连续处理工艺,利用光合细菌对制革废水中的高浓度有机废水进行了处理实验研究[19]。其工艺条件为进水CODCr质量浓度为8000mg/L左右,接种活性污泥进行24h可溶化处理,间歇曝气造成兼性好氧,光合细菌处理72h,出水CODCr和S2-的平均去除率分别为90.4%和98.0%,BOD5去除率大于91%。该工艺仍采用生物接触氧化工艺,与其他生物接触氧化处理工艺不同之处是利用了专门驯化的光合细菌,需要培养种子菌。

二、毕业设计（论文）方案介绍（主要内容）

2.1设计要求

本设计根据猪皮服装革的原料皮特点及制革过程的特殊性，从废水处理工艺、流程、主要设备、平面布置图等方面对年产3500万张黄牛皮沙发革厂的废水处理进行设计，并且确定了详细的废水处理工艺、流程。

2.2设计原则

2.3设计任务

设计一套废水处理系统（工艺部分）施工图，包括确定废水处理站规模、选择合适的废水处理工艺，所选用工艺应可靠、先进、耐冲击负荷、操作管理要求低、造价投资、运行费用经济合理。

2.3.1设计文件

设计说明书、设计计算书各1份

2.3.2施工图设计文件

总平面图、平面布置图、工艺流程图、主要设备材料表各1张；

2.4处理工艺的选择

2.4.1处理工艺的比选

2.4.2处理工艺的确定

三、毕业设计的主要参考文献

[1]罗浩,1CAF空穴气浮-生物接触氧化工艺在制革废水处理中的应用[J].环境工程.1997,15(5):32-51

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