創新型A2/O工藝技術處理合成革工業廢水
摘要：目前， 國內對制革（皮革） 工業廢水處理的研究較多， 而對于合成革廢水處理的研究較少。溫州合成革工業廢水的主要特征是“雙高” （ 高CODCr、高NH3－N）。在生物處理法中，無論工程設計如何復雜多樣， 決定效率的主要因素是生物反應器的改進和微生物。我們以此為核心， 針對合成革工業廢水特點， 經過多方案比較、試驗和攻關研究， 開發出了創新型A2/O 工藝技術。該工藝技術具有成熟、安全、可靠、低能耗、低成本、低占地面和高去除率等優點。其CODCr和NH3－N 去除率分別可達96％和94％。本文結合工程設計， 對創新型A2/O 工藝技術進行了簡單的介紹。
關鍵詞：創新型A2/O 工藝,合成革,CODCr, NH3－N, 工業廢水
0 前言
溫州現有合成革企業近200 家， 擁有生產線 270 多條， 年產值100 多億元人民幣， 產量約占全國的70％。合成革行業目前是溫州市的一個支柱產業， 已成為亞洲乃至全球最大的合成革生產基地。溫州合成革行業的迅速興起， 帶來了豐厚的經濟效益， 但與此同時， 也產生了一系列不容忽視的環境污染問題， 尤其是工業廢水， 在年產值100 多億元的背后是百姓對環境惡化的抱怨， 企業也如坐針毯。環境污染的日益惡化， 成為制約合成革行業發展、壯大的瓶頸。如何做到既促進行業發展， 又保護環境、消除污染， 成為當前面臨的一項重大課題。因此， 浙江省和溫州市各級環保部門對此十分重視， 多次進行限期治理， 其治理工藝多樣， 國內對于制革（皮革） 工業廢水處理研究較多， 而對于合成革工業廢水處理的研究較少， 這就給我們帶來了一個科研機遇———開發有自主知識產權的廢水處理工藝技術。針對合成革工業廢水“雙高” （高 CODCr、高NH3－N） 的特點， 我們經過多方案的比較、試驗和攻關研究， 開發出的創新型A2 ／ O 工藝多次應用于工程實踐， 處理效果好。
在本文中， 我們以比較典型的溫州某皮革有限公司廢水處理工程為例進行討論。
1 合成革工業廢水的來源及特點
1.1 廢水的來源
合成革企業在生產中產生的廢水因其生產品種的不同而異， 種類多， 成分復雜， 其排放周期和水量也因其產品質量的要求不同各異， 其濃度也因各自具體操作的不同而有較大差異。根據我們對多家合成革企業現場情況的調查， 廢水主要分為低濃度廢水和高濃度廢水。低濃度廢水主要來源于揉紋車間揉紋廢水、車間地面沖洗水、廠區路面沖洗水及廠區生活污水。高濃度廢水主要來源于干、濕法生產線原料桶清洗廢水、生產線沖洗水、DMF （二甲基甲酰胺） 回收塔冷凝水（亦即塔頂水）、回收塔的定期沖洗水、濕法生產線的凝固槽沖洗水以及儲罐沖洗水。
1.2 廢水的特點
低濃度廢水的CODCr 在300～1800mg ／ L 之間，均值在1500mg ／ L 左右， NH3－N≤50mg ／ L。高濃度廢水的CODCr 在2000 ～15000mg ／ L 之間， 均值在 8000mg ／ L 左右， NH3－N≤100mg ／ L。源水中NH3－N 不高， 一般在50～100mg ／ L 之間， 但DMF （二甲基甲酰胺） 濃度高， 而DMF 水解產生二甲胺， 二甲胺在厭氧過程中會分解為大量的NH3－N， 其氨氮高達300～400mg ／ L 左右， 故廢水的典型特征是“雙高” （高CODCr、高NH3－N）， 這也是合成革工業廢水生物處理的難點。
2 廢水處理工藝設計
2.1 水質、水量及處理要求
（1） 設計規模
250m3 ／ d （10.5m3 ／ h）。
（2） 廢水水質
廢水水質數據如表1 所列。
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（3） 出水水質要求
廢水排放執行《污水綜合排放標準》（GB8978－ 1996） 的一級標準。見表2。
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2.2 處理工藝
（1） 主要設計參數
① 污泥負荷： 0.25kgBOD5 ／ kgMLVSS·d
② 硝化負荷： 0.08～0.10kgNH3－N ／ kgMLVSS·d
③ 混合液濃度： 3000mg ／ L
④ 名義停留時間： 70h
（2） 工藝流程
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（3） 工藝流程簡述
高、低濃度廢水分別經集水池由泵提升至隔浮池去除渣料和懸浮物后進入調節池以調節水量、均化水質。調節池出水進入厭氧池（A1 池）， 厭氧池內設置組合填料， 采用生物膜法。廢水經厭氧降解后， DMF 等有機物經厭氧過程后的氨基轉化為氨氮， 氨氮濃度幅度提高， 但大部分有機物在無氧的條件下被厭氧微生物分解。厭氧池出水進入缺氧池（A2 池）。
缺氧池內設置組合填料， 采用生物膜法。廢水經過缺氧水解酸化處理后， 利用水解產酸菌活性強及適應能力強的特點， 在胞外酶的作用下，將廢水中難以降解的大分子結構經水解酸化成為可溶性小分子， 以提高BOD5 ／ COD 的比值， 為后續好氧處理打下良好的基礎。缺氧池出水進入好氧池（O 池）。
好氧池內設置微孔曝氣器， 采用活性污泥法。在好氧菌的作用下， 易降解的有機物進一步分解，而NH3－N 則在硝化菌作用下， 轉化成NO2 －－N、 NO3 －－N， 含NO2 －－N、NO3 －－N 的硝化液經回流進入缺氧池內， 在反硝化菌的作用下以H＋為供體，及有一定優質碳源的作用下， 進行還原反應。 NOx －－N 被還原成無害N2 而釋放， 從而達到脫氮的目的。
好氧池出水進入二沉池，若達標則直接排放；如不達標， 則進入接觸氧化池進一步處理后達標再排放。生物接觸氧化池起最后水質把關的作用。
（4） 主要處理構筑物及設備
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（5） 工藝流程特點
①本工藝充分發揮了厭氧技術節能、好氧技術高效的優勢。
②本工藝厭氧池（A1 池） 和缺氧池（A2 池）采用生物膜法， 好氧池采用活性污泥法。在生物化學處理方法中， 無論工程設計如何復雜多樣， 決定效率的主要因素是生物反應器的改進和微生物。本設計采用的創新型A2 ／ O 工藝， 是將生物膜法和活性污泥法相結合的三段式廢水處理工藝， 利用三段不同環境， 使懸浮和附著的微生物自然變異， 通過自然競爭在三段形成各自的優勢， 協同增效， 從而達到高效和穩定去除CODCr 和NH3－N 目的。并充分利用水解酸化、好氧兩種處理工藝的優勢， 使污泥在系統內循環回流消解自溶， 力求做到少污泥化運行， 沒有二次污染。
③除高、低濃度廢水集水池外， 其余構筑物采用一體化鋼筋混凝土結構， 將各個子單元有機結合在一起， 使占地面積減少， 安裝簡便。
3 主要技術創新
3.1 厭氧池（A1 池）
筆者認為無需動力的厭氧技術應該成為可持續發展的核心技術。但反應器的結構、微生物接觸方式、水的流態等方面需要改進和創新。我們在設計中將厭氧池分成4 格， 采用梯度差別化完全混合和推流相結合型式， 廢水在池中通過折流板進行水流翻騰折繞。池的進口和出口負荷變化呈現出高→ 中→低負荷， 其流態介于厭氧接觸和厭氧濾池之間， 保證了廢水與池內生物膜充分混合接觸， 提高了處理效果， 不需要回收沼氣。由于微生物處于亞厭氧狀態， 所以對溫度、pH 值的要求也不及傳統厭氧池那樣嚴格。
3.2 好氧池（O 池）
將好氧池（O 池） 分解為獨立的兩段： 即碳化好氧（Oxic） 段和硝化（Nitrification） 好氧段， 前端主要消減CODCr， 后段消減NH3－N， 為碳氧化菌和硝化菌分別營造了適合各自生存的條件。這樣，在進一步去除CODCr 的同時， NH3－N 去除率將有很大提高， 為高氨氮廢水的生化處理找到了一條有效途徑。
4 處理效果
該廢水處理工程于2008 年4 月12 日開始調試， 5 月26 日出水各項指標達到設計標準， 現在運行狀況穩定， 通過6 月～10 月加權平均統計， 實際進、出口水質及去除率見表4。
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5 結語
在以往的合成革工業廢水中多采用傳統A ／ O 工藝、SBR 法、氧化溝等處理法， 但大多處理效果不好， NH3-N 處理難以達標。而筆者采用的創新型A2 ／ O 工藝與前幾種工藝相比較， 其CODCr、 NH3-N 去除率都有不同程度的提高， 尤其是NH3- N 的去除率有明顯提高， 從60％左右上升到90％以上。
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