北京工业大学
研究生课程考试答题纸
与技术
课程类别：学位课选修课
研究生学号：S201005096
研究生姓名：王保贵
学生类别：博士硕士进修
生
考试时间：2010年11月
植物制革废水厌氧处理：综述
Alberto Mannuccia a*, Giulio Munz a, Gualtiero Mori b, Claudio Lubello a
a Department of Civil and Environmental Engineering, University of
Florence, Via Di Santa Marta 3, 50139 Florence, Italy
b Consorzio Cuoiodepur Spa, Via Arginale Ovest 8, 56020, San
Romano-S.Miniato, Pisa, Italy
（收稿日期：2010-3-22；修回日期：2010-7-6；录用日期：2010-7-7；网上发表日期：2010-8-16）
摘要：由于污泥产生量少、能源消耗低，因此对于高负荷废水的处理，厌氧工艺是一个非常有吸引力的选择；不过，由于制革废水化学成分复杂，所以应用厌氧工艺处理制革废水有一些障碍。本文总结了在制革废水的厌氧处理领域的最新研究成果，侧重于反应器的几何形状、填料以及运行机制。同时也对影响有机物去除与沼气产量以及硫酸盐还原的参数进行了分析和比较。而且特别关注了有毒物质如硫化物对厌氧工艺性能影响，以及它对厌氧和好氧工艺的协同效应影响。
关键词：厌氧处理，制革废水，硫酸盐生物还原，沼气产量，硫化物抑制作用，生物厌氧滤池
目录
1. 引言 (3)
2. 文献检索的方法 (5)
3. 废水水质 (5)
4. 反应器和运行条件 (5)
5. 工艺性能和讨论 (10)
5.1. COD去除率 (10)
5.1.1.COD去除与有机负荷率的函数关系 (11)
5.1.2. COD去除率与水力停留时间的函数关系 (11)
5.1.3. COD去除率与进水中硫酸盐浓度的函数关系 12
5.1.4. COD去除率与温度的函数关系 (13)
5.1.5. COD去除率与填料的函数关系 (13)
5.1.6. COD去除与沼气再循环 (14)
5.2.硫酸盐去除 (15)
5.3.单宁酸去除 (16)
5.4.沼气产量 (17)
6.有毒和抑制性物质对厌氧工艺效率的影响 (18)
6.1单宁酸 (18)
6.2.氯化物 (19)
6.3.硫化物 (19)
6.4.铬和氨氮 (20)
7.厌氧与好氧的联合处理 (21)
8.结论 (21)
参考文献 (23)
1. 引言
制革工业被认为是世界上污染最严重的工业活动之一。
由于原料转化成成品的过程主要在水进行（例如，皮革厂每加工一吨原料平均消费水25至80吨），显然污染物负荷主要存在于废水中。
制革废水中含有血液、粪便、毛皮、溶解和悬浮状态的蛋白质、动物脂肪、毛发和碱度。此外，废水中的钙离子、硫化物、硫酸盐、氯化物、有机和无机酸、丹宁酸和（或）三价铬的浓度也通常较高。
鞣制过程是以固定胶原纤维的试剂（单宁酸或铬）进行分类的。
植物鞣制废水的典型组成见表1。这种废水不含铬；但是由于单宁酸的存在，废水中难降解COD的浓度相当高。
表1 单宁制革废水的物化特性[1-9]
此废水和由Ponte a Egola (FI)制革工业区产生，由位于新罗马（PI）的Cuoiodepur污水处理厂处理的废水水质类似。
因此，这一废水的特点是污染物负荷高，故在排入水体前需要对其进行复杂的处理。制革废水的一些重要特征包括：有机负荷高、温度相当高、难生物降解化合物如单宁浓度高。这些特征表明厌氧消化处理是一个潜在的选择。
由于与好氧工艺相比，厌氧工艺污泥产量和能源消耗都较低，因此制革废水的厌氧处理是一个不错的替代选择。
尽管科学界最近对制革废水厌氧处理的兴趣不断增加，但它的应用却有多个障碍。这些障碍包括：在缺乏氧气和硝酸盐等电子受体是，硫酸盐的还原作用能够不断产生硫化物；因此，必须采取适当的技术措施对硫化氢（H2S）进行解吸和处理[14–16]；高浓度的单宁和难生物降解化合物能够抑制厌氧消化过程[2]；高浓度的蛋白质成分，会影响微生物量的选择，降低水解动力，抑制颗粒污泥的形成[17,18]；
为了实现较高的COD去除率，需要增设好氧生物处理[2]。
应用厌氧滤池(AF) 和升流式厌氧污泥床反应器（UASB）对制革废水进行处理，对温度较高的新兴国家更具吸引力。这些国家有印度、巴基斯坦、中国和巴西。
新兴的大型制革工业区在这些国家的扩展，促进了集中式污水处理厂的发展。与传统的好氧工艺相比，厌氧工艺的规模化应用实现了高管理成本与能源节约间的平衡。
通过对多个相互关联变量的分析，文献中记述的实验在反应器的形式、填
充材料、运行机制、启动条件和接种方式等几个方面都存在不同之处。
文献的侧重点一直是影响有机物和硫酸盐去除以及沼气产量的参数。近年来，人们开始关注有毒物质如硫化物对这些参数的影响，以及厌氧和好氧联合处理工艺的优势。
2. 文献检索的方法
以网址https://www.doczj.com/doc/cb4872909.html,作为搜索工具，我们搜到1979至2008年间的987篇涉及厌氧处理的科学论文。
通过将检索限制在制革废水厌氧处理方面，我们搜集到63文献。其中，12篇涉及单宁制革废水或者是模仿单宁制革废水的合成水。其余的涉及铬法制革废水。为了指出工艺的不同效能之间、不同类型的反应器（主要是UASB反应器和AF）之间、不同的启动阶段和运行方式之间的关系，我们对所有论文都作了深入分析。
3. 废水水质
我们将相关研究中使用的废水的组成总结在表2中。为了再现水质的具体特点，我们将的单宁制革和铬
法制革的出水以不同的比例混合，同时将制革厂各阶段出水以不同比例进行混合。
许多情况下，在废水厌氧处理之前，需要对其进行预处理。最常用的预处理方法有预酸化[19]、用阴离子聚电解质[7,19]或
石灰[1,7]进行絮凝沉淀、用三氯化铁沉淀去除硫化物（通过沉淀进行铁硫分离）、添加易生物降解有机物、添加碳酸氢钠（增加媒质缓冲能力）、用冲洗水稀释（降低污染物浓度）。
4. 反应器和运行条件
废水水质、要求达到的处理效果和水厂的规模都会影响水厂设计和反应器形式的选择。文献记述的实验中，厌氧工艺主要为试验室和中试规模，采用UASB反应器，升流式厌氧滤池和下降式厌氧滤池（表3）。仅有几个实验应用膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器和厌氧隔板反应器。
表2 植物制革废水组成
注：除pH 和COD/SO42?之外，其余参数皆以mg/L为单位。
表3 植物制革废水厌氧处理所用的反应器类型
反应器类型文献数量
UASB 29
UAF(和DAF) 21
混合式UASB 4
EGSB 6
ABR 3
需要强调的是，与UASB相比，研究UAF处理制革废水的论文数量相对较高；可是，最近人们主要研究UASB工艺对工业出水的厌氧处理。这种选择可能是因为用制革废水培养颗粒污泥具有不确定性。
厌氧滤池的填料类型主要是聚氨酯泡沫块和聚丙烯拉西环（表4）[2,3,15,21,22]。但是，Daryapurkar等人[1]在他们的实验中用耐火砖的碎片作为填料。由于费用低、易获得并且易于生物附着，因此耐火砖填料是一个理想的选择。并不是所有的滤料填充体积都有用；在大多数实例中，滤池本省占总池体积的65%到95%。
表4 填料的特征
生物膜和颗粒污泥的应用，使得反应器的固体停留时间和水力停留时间相互独立，反应池可以有非常高的固体停留时间（SRT）。因此，水力停留时间就成为确定反应池规模的主要参数之一。
所有实验的水力停留时间都在12h到5d这样一个很宽的范围内。它们进水流量在1.5l/d和5l/d之间变化。
通过规定或者由进水流量和反应池有效容积计算所得的升流流速的数值在3.53×10-3m/h和5.4×10-2m/h之间。
所有实验的温度都控制在35℃左右。
在不考虑反应器类型的条件下，反应控制的主要参数有：有机负荷率、水力停留时间、混合度、废水组成以及微生物的生长和生存特征。在这篇综述文献中，我们对这些参数对于厌氧工艺效率的影响进行了评估。
文献中这些实验的持续时间平均为300天（从90天到700天），但是在一些实例中，实验的持续时间没有明确说明（表5）。
实验启动阶段历时不尽相同（表6），有的很长（达到25周）[10,22]；在这个阶段，为了驯化微生物，进水组成逐渐地变化。所采用的标准是：在逐渐降低制革污水的稀释倍数的同时，保持状态的稳定。
许多实例中采用滤过的母牛粪便接种[1,20,22]，也有用厌氧污泥接种的。
表5 植物制革废水处理的运行条件
注：a-UASB，b-UAF
5. 工艺性能和讨论
尽管所有的论文中的实验都采用了AF或者是UASB处理单宁制革废水，但是他们各自实验的目的是不同的。
一些实验评估了有机物的去除和甲烷的产量，其他的实验却主要关注于不同的进水水质和运行方式对消化池内的厌氧过程的影响。
根据各自的实验目的，人们考虑了各种不同的参数，以评估厌氧工艺的效率。用来表达这些效率的参数有：COD去除率、硫酸盐去除率、单宁去除率、沼气产量。
5.1. COD去除率
所有实验的目的都是最大限度地提升系统对COD的去除效率。对有机物去除影响最大的变量有：有机负荷率、水力停留时间、进水中的硫酸盐浓度、运行温度、填料。
不同的实验，获得了不同的COD去除率，从最低的60%到最高的98%（表7）。
表7 COD的去除率
5.1.1.COD去除与有机负荷率的函数关系
所有的实验都证实COD去除率取决于有机负荷和进水的COD浓度[1,21-23]。
COD浓度较低时，其去除率随着COD浓度的增而增加，直至达到最大值；COD浓度继续增大，COD去除率下降。
COD去除率与有机负荷的关系也有类似的规律[21]。我们发现COD去除率与有机负荷率近似成反比例关系[1]。
Rajesh Banu与Kaliappan [21]、Vijayaraghavan与Ramanujam[10]都认为，有机负荷率的升高会对有机物、抑制性物质以及难生物降解物质的去除率（比如丹宁酸）产生负面的影响。
作者们一致地强调，有机负荷率在2.6 kg(COD)/(m3d)左右时，COD和VFA的去除率达到最大值；OLR继续升高，VFA和COD 的去除率都会下降，但是VFA的去除率下降的更加明显。在HRT 为70 h，OLR 等于1.38 kg (COD)/m3时，丹宁的去除率达到最大值（91%）。维持HRT不变，进水OLR增大到5.65kg (COD)/m3时，丹宁的去除率下降到65%[21]。
Vijayaraghavan和Murthy认为，在没有对进水进行任何预处理时，随着废水中COD浓度的增大，COD的去除率下降。然而，当对进水进行预处理（即用混凝和絮凝去除单宁或者铬）后[22]，COD的去除率就不会随进水COD浓度的变化而变化。
5.1.2. COD去除率与水力停留时间的函数关系
在所有的运行条件中，水力停留时间是非常重要的一个条件。进水COD浓度一定的条件下，COD去除率随HRT的增加而增大[1,11,15]。在进水COD浓度较高时，通过延长HRT可以获得更高的COD去除率[10]。
图1反映了所分析的10篇论文[1,3,7,8,10,15,21-24]中COD
去除率与HRT的函数关系；图1中的每个值都是在各自实验得到
的最大值。这些实验都采用UAF或者UASB工艺。尽管运行条件和废水水质各不相同，但是我们仍能从图1看出：随着HRT 的增加，COD去除率增大，而且可以达到很高的值。另外，正如图1所示，UASB的HRT较低，因此UAF反应器的效率看上去要比UASB反应器略高。
图1 COD去除率与HRT的关系
5.1.3. COD去除率与进水中硫酸盐浓度的函数关系
制革废水的预处理对厌氧工艺的性能有深刻的影响[22]。当影响到硫酸盐和有机物负荷的比值时，预处理就显得更加重要了。
只要硫酸盐浓度小于6000mg/L，COD的去除率就随硫酸盐浓度的增大而略有增大；当硫酸盐浓度超过6000mg/L时，COD 的去除率会随着硫酸盐浓度的增大而降低。
硫酸盐浓度过高会带来多种问题。这些问题涉及产酸菌、产乙酸菌和产甲烷菌的活性，当然也就涉及到沼气的产量。硫酸盐还原菌对硫酸盐的还原作用要消耗有机物质，这就限制了潜在的甲烷产量；还原作用同样增加了硫化物，硫化物又会反过来对产甲烷菌产生毒害作用。
从理论上讲，当COD/SO42?大于0.67时，单独的硫酸盐的还原作用不能将有机物全部去除[26-28]。只有通过产甲烷过程，才能实现有机物的完全去除。
随着COD/SO42?的降低，SRB和MB的竞争加剧。反之亦然，即当废水中COD/SO42?小于0.67时，有机物不能满足废水中硫酸盐的全部还原。
在处理生活和工业废水的试验中，我们发现当COD/SO42?的值在1和2之间时，SRB与MB的竞争就开始了；这一数值小于1时，产甲烷菌占绝对优势；当这一值大于化学计量数
（COD/SO42?=1.7）时，硫酸盐去除率达到最大值[30]。
5.1.4. COD去除率与温度的函数关系
少数几个实例测试了温度对于工艺效率的影响，而且没有人在高温条件下进行试验。尽管如此，我们却知道温度的降低会导致系统效率的下降；几乎所有的实验都是在35℃的条件下进行的[1,8,15]。温度从35℃迅速降到25℃，COD去除率会在很短的时间内降低25%[7]。
5.1.5. COD去除率与填料的函数关系
填料的特征对COD的去除有显著的影响。在不考虑填料的材质和形状的情况下，填料越小，有机物去除率越高（图2）。这主要是因为体积越小，比表面积(m2/m3)越大。
图2 COD去除率与填料尺寸的关系
考虑到影响COD去除效率的参数众多，同时考虑到各个实验采用的填料和废水水质不同，因此我们很难确定哪种填料能够实现最高的处理效率。
大多数试验中，废水中固体浓度含量较高时，厌氧滤池就会被阻塞。尽管减小滤料的尺寸可以使系统的效率升高，但是这同样也增加了滤池阻塞的可能性。用尺寸为6mm见方的耐火砖碎片做填料时，Daryapurkar等人[1]就遇到了这样的现象。因此，在假定填料的其他特征如渗透性和比表面积不变的条件下，COD的去除率随填料尺寸的减小而增大。
图2给出了Daryapurkar等人[1]在HRT为3.3d和以耐火砖为填料的条件下获得的实验结果。图2同时给出了在水力停留时间HRT为2.5d的条件下，Vijayaraghavan 和Murthy [22]、Vijayaraghavan 和Ramanujam[10]以及Rajesh Banu和Kaliappan [21]用聚氨酯泡沫块作填料做出的实验结果。可以看出在以聚氨酯泡沫块作为填料时，COD的去除率较低，这是因为水中难生物降解物质较多。
当填料的尺寸都相同时，消化作用会加强。因为这将降低“光壁”的效果和微生物与墙壁接触的可能性，加强微生物在媒质上的粘附作用[1,31]。
5.1.
6. COD去除与沼气再循环
由于制革废水中含有较高的硫酸盐浓度，所以在厌氧过程产生的沼气中H2S总是占据相当大的比例。我们知道H2S的脱除有利于有机物去除。然而，大多数实验都没有涉及沼气（H2S已被解吸去除）再循环利用的可能性问题。事实上，当硫化物浓度较低时，沼气的再循环可以促进消化池内离子态H2S的析出，从而降低硫化物对产甲烷菌的毒害作用。
然而，在实验室和中试规模实验中，为了降低硫化物的毒害作用，大多数实验者选择向反应池中通入惰性气体（主要是氮气）。
Wiemann等人[15]在他们的实验中将沼气在DAF反应池中循环，这些沼气已被FeCl3溶液吸收净化。然而，对于这一选择给工艺在有机物去除和沼气产量方面带来的影响，他们并没有给出任何信息。这一实验主要关注了这样一个事实：过度的循环会使剪切力增大，导致微生物脱离填料。
Schenk等人[14]以及Wiemann等人[15]将厌氧滤池产生的沼气进行再循环，这些沼气首先被鼓入三氯化铁溶液。得到净化的沼气再循环带走了硫化氢，这为有机物去除和产甲烷作用提供了有利条件[14]。
如同液体的循环，沼气循环同样可以作为混合反应器中液体的有效方式。有几个实例对这一变量做了具体研究。为了实现反应器中物质的混合，Schenk等人[14]将液体进行循环。Yamaguchi等人[16]证实废水循环可将硫化物从液相中脱出，进入反应器（UASB），进而使得COD去除率显著提高。在这一事例中，系统的COD去除率从50%上升到82%。
5.2.硫酸盐去除
硫酸盐去除率并不总是被看作系统去除效果的指示参数，但是它却是一个指示过程演变的重要参数。为了实现COD的平衡配置，我们必需考虑硫酸盐去除。基于这个原因，多篇文章没有精确确定硫酸盐还原率，但是却记述了由于硫酸盐还原作用而产生的有机物去除百分比。
不同实验中获得的硫酸盐去除率介于36%[1]和99.8%[8]之间。
Shin和Lee[7]认为随着COD/SO42?的降低，SBR去除的COD 分数从0.1增加到0.25。这与Kumar Kahnal和Huang[8]的观点是一致的（表8）。
表8 硫酸盐还原去除的COD
对于两段厌氧工艺（硫酸盐还原阶段和产甲烷阶段），第一阶段获得了30%的硫酸盐去除率（在COD/SO42-的最大值等于2.74的条件下）和72%的COD去除率。Genschow等人[3]在他们的实验中得到了如下结果：第一阶段，硫酸盐浓度降低30%，这与进水中的硫酸盐浓度无关。然而，在第二阶段，随着进水中硫酸盐浓度的增加，脱硫率下降。没有人专门做实验来比较单段和双段工艺的甲烷产量。
5.3.单宁酸去除
四篇论文评价了厌氧处理对单宁酸的去除效率。
在处理水解类栲胶、凝缩类栲胶废水的实验中，
Lopez-Fiuza实现了高于85%的COD去除率。当处理最大浓度为1g/L单宁栲胶废水时，凝缩类栲胶的去除率（基于280nm处紫外吸收值）相当低，在20%左右（Quebracho和Wattle），水解类栲胶去除效率达到了60%（Chestnut）。
对于可水解单宁酸和凝缩单宁酸混合液，在适当的有机负荷率条件下，COD去除率可以高达90%[21]。
就单宁酸去除率与其初始浓度的函数关系而言，Daryapurkar[1]、Vijayaraghavan以及Ramanujam等人[10]给出了
不同的结论。Daryapurkar等人[1]用单宁酸初始浓度在11.2mg/L
和102mg/L之间废水做实验，依照他们的说法，随着初始浓度的上升，单宁酸的去除率有下降趋势，从最高的29%降到最低的22%。然而，Vijayaraghavan以及Ramanujam[10]却认为，随着单宁酸初始浓度的逐渐增大,单宁酸去除率倾向于先增大到最大值然后再逐渐地降低。另外，在单宁酸初始浓度不变的情况下，单宁酸的去除率随着HRT的增大而增大。在合适的HRT条件下，单宁最大浓度值在700 mg/L和1000mg/L之间，其对应的去除率在50%和78%之间。必须强调的是，单宁酸在有氧条件下同样属于难生物降解物质。
5.4.沼气产量
沼气产量取决于有机物的去除率和有机负荷率。依照Daryapurkar[1]、Shin和Lee[7]的说法，有机负荷率增大，沼气总产量和甲烷的分数都增大；然而甲烷的产率（以m3(CH4)/kg(COD)表示）却降低。沼气中甲烷占的比例在50%和65%之间，而且百分比随HRT的降低而降低。CO2和H2S所占的比例分别在39%到40%和1.5%到2%之间。
依照Vijayaraghavan和Ramanujam[10]的说法，在COD负荷小于5000mg COD /L时，随着COD负荷的增大，沼气产量也增大；随着负荷率的继续增大，沼气产量逐渐降低。随着水力停留时间的下降，沼气的产量的最大值也下降。
在改变消化池中硫化物的浓度的同时，Wiemann等人[15]测量一个序批式反应器中沼气的产量。正如预料的那样，随着硫化物浓度的增大，沼气产量降低。
通过对沼气产率变化过程的研究，我们获得了许多其他重要的信息：沼气产率开始较低，适应阶段过后，产率增大直至达到最大值，随后再降低。达到最大产量所需的时间和反应器中硫化
物的浓度成反比；当反应器中存在极少的硫化物但却不是没有时，可以获得最大产率[15]。沼气产量同样受到温度的严重影响。温度从35℃降到25℃会导致沼气产量突降50%。
和有机物的去除一样，沼气产量也随着水力停留时间的延长而增加。
6.有毒和抑制性物质对厌氧工艺效率的影响
硫化物、氨氮、氯化物和单宁酸都会妨碍厌氧微生物群体的代谢活性，同时它们也是厌氧消化的抑制物；它们在植物制革废水中同时存在。因为这些抑制物质存在协同作用，所以通过荟萃分析文献中记述的结果，我们不能清楚地区分出单种抑制物的抑制作用。然而，工艺的多种抑制物是可生物降解的，是可以在厌氧阶段被分解的；因此，当系统合理进水，维持有毒物质的浓度维持在抑制限以下，含高浓度的有毒化合物废水处理是有可能的。由于这一问题的复杂性，只对旨在探讨单一化合物的影响的专门研究进行了分析。
6.1单宁酸
单宁酸的浓度超过0.2mg/L时，厌氧过程就会遭到强烈地抑制[32]。浓度达到2g/L时，厌氧过程被完全抑制[33]。Vijayaraghavan和Murthy[22]认为，当单宁酸的浓度达到
914mg/L时，其毒性就会明显显现。
高浓度的单宁酸会同时引起有机物去除率和沼气产量的下降。
与可水解单宁酸相比，COD的去除率更容易受到凝缩类单宁酸的影响[20]。我们发现，当单宁酸浓度超过790mg/L[10]或者915mg/L[21]时，COD去除率就会下降。我们同时发现水解态单
宁酸浓度增加，沼气的产量会下降；延长HRT可以减轻这一影响。
6.2.氯化物
氯化物浓度维持在界限浓度之下时，随着其浓度增大，沼气产量增加。界限浓度随着HRT的增加而增加，在HRT为36h和60h时，界限浓度分别为4000mg/L和5500mg/L。与沼气产量类似，当氯化物浓度超过4500mg/L时，COD去除率也会逐渐的降低。制革废水中高浓度的氯化物浓度来源于用于皮革储存的氯化钠；因此，我们很难将氯化物对去除率的影响和钠离子的影响区别开。当浓度超过3g/L时，钠离子也被认为是厌氧消化的抑制物。
6.3.硫化物
硫化物的毒性主要取决于废水的pH，因为只有非离子态的H2S可以透过细胞膜；而H2S的存在与pH紧密相关。
多个研究强调了硫化物对产甲烷菌的毒性。大多数的实例中，我们明显地发现一定的浓度范围内，硫化物只对产甲烷菌有抑制作用，而对硫酸盐还原菌的活性没有显著的影响。
人们并不是十分清楚硫化物毒性的作用机制，而且硫化物毒性的界限浓度也不十分明确；根据特定的菌株，文献中找到的界限值波动很大。
Yamaguchi等人[16]认为，160 mg/L的S-H2S浓度就足以使得产甲烷杆菌分解乙酸的活性下降50%；而要使硫酸盐还原菌的活性下降50%，S-H2S浓度要达到270 mg/L。在微生物群体中，与乙酸营养菌相比，氢营养菌更容易受到硫化物的影响。Kumar Kahnal 和Huang[8]认为，溶解态硫化物浓度达到733 mg/L时，
更多资料请访问(.....) 2006级环境工程课程设计 指导书 题目：某工业废水处理工程设计
系别：环境工程系_ 专业：环境工程 年级: 2 0 0 6级 设计指导书 一、确定废水处理工艺流程 在对工业废水的水质特点，生产过程以及废水的产生情况的调研基础上，参考典型工艺流程，通过方案比较，确定工艺流程。 在选取工艺流程过程中，要考虑污水的水质、水量特点，污水中污染物状况，可生化性，污水处理程度，经处理后污水的排放问题。这是污水处理工艺流程选定的主要依据，根据处理水的排放去向及国家或地方制定的污水各类排放标准，确定应去除的污染物及其处理程度，再选择处理方法。 二、构筑物的设计计算 （一）预处理系统构筑物的设计计算 预处理系统包括格栅、筛网、沉淀池等，预处理系统主要用于去除悬浮物和大的漂浮物等，减轻后续生物处理负担。根据废水特点设计预处理系统。 根据工业废水水质、水量变化大的特点，工业废水处理系统往往需要设置调节池，用于调节水质水量。
（二）、主体构筑物的设计计算 依据废水水质，选择相应的处理工艺。主体构筑物可以是物理处理、化学处理或生物处理，或三者的相互结合，以经济、新颖、处理效果满足出水排放要求为准。 （三）污泥处理构筑物的设计计算 污泥处理的基本问题是通过适当的技术措施，为污泥提供出路。对于预处理和生物处理过程中产生的污泥需要经过适当的处理，达到污泥的减量化。工业废水处理站，由于处理的水量较小，污泥产生量较少，污泥处理一般采用污泥浓缩或机械脱水，风干外运等方法。 机械脱水主要的方法是转筒离心机、板框压滤机、带式压滤机和真空过滤机。 板框压滤机一般为间歇操作，基建设备投资大，过滤能力也较低，但由于其泥饼的含固率高，滤液清澈，固体物质回收率高．调理药品消耗量少。对运输、进一步干燥或焚烧以及卫生填埋的污泥、可以降低运输费用，减少燃料消耗、降低填埋场用地。板框压滤机的选用，主要根据污泥量、过滤机的处理能力来确定所需过滤面积和压滤机的台数！ 带式压滤机具有连续生产、机器制造容易、操作管理简单、附属设备较少等特点，从而使投资、劳动力、能源消耗和维护费用都较低，在国内外的污水脱水中得到广泛应用，在国内的发展尤其迅速，新建城市污水处理厂的脱水设备几乎都采用带式压滤机。但由于我国的合成有机聚合物价格昂贵，致使污泥带式压滤机的运行费用很高。带式压滤机是根据生产能力、污泥量来确定所需压滤机的宽度和台数。 转筒离心机具有处理量大、基建费用少、占地少、工作环境卫生、操作简单、自动化程度高等优点，特别重要的是可以不投加或少投加化学调理剂。其动力费用虽然较高，但总运行费用较低。是世界各国较多采用的机种．转筒离心机的选择是根据它的处埋能力，即每台机每小时处理污泥立方数，或每台机每小时处理干污泥千克数和每日需要处理的湿污泥立方数或干污泥千克数来决定。至少选择二至三台（其中一台备用）。 三、污水处理厂布置
5000m3/d皮革废水处理方案
第一章总论 第一节概况 为引起人们对环境问题的重视，联合国将每年的六月五日定为世界环境日，并发出“只有一个地球”的警告。生态的平衡和环境保护已成为当今各国政府和人民密切关注的世界性的社会问题。它关系到人们的生活与健康、经济的发展和子后代的幸福。二十世纪五十年代以来，世界上许多地区的生活环境与生产环境遭到日益严重的污染和破坏。环境污染已经成为严重的社会公害，天空烟雾弥漫；陆水域肮脏污浊；辽阔的大海成了垃圾场等等，使广大人民的健康和生命受到极大的威胁。在环境问题变得如此十分严峻的时代，以脏、乱、臭、累闻名的制革工业已面临空前的压力。 制革污水是水环境污染的重要污染源之一，也是号称“三大废水”（造纸废水、印染废水、制革废水）之一。治理问题较多，难度较大，这与我国目前制革厂规模小，散布广，管理不严，不重视科学技术等诸多因素有关。国家已经明确指出，这些污染大户（如造纸厂、印染厂、制革厂）如果不上污水处理设施，排放的污水不能达到排放标准，将迫使他们关、停、并、转。国务院《关于环境保护若干问题的决定》明确指出，限“十五小”企业于一九九六年九月三十日以前全部下马，已表明了国家所下的决心。制革业是产生大量污水的行业，制革污水不仅量大，而且是一种成分复杂、高浓度的有机废水，其中含有大量石灰、染料、蛋白质、盐类、油脂、氨氮、硫化物、铬盐以及毛类、皮渣、?泥砂等有毒有害物质。COD Cr、BOD5、硫化
物、悬浮物非常高，是一种较难治理的工业废水。 国现有500多家工业规模的制革厂，15000多家小型制革厂，还有许多小作坊无法统计。年加工能力为牛皮1000多万，猪皮7500万和羊皮1000万。国制革厂现有近150多家建有环保设施，?但达到国家排放标准且正常运行的为数不多，大都是因为处理工艺不合理、运行费用太高（处理水越多，企业背的包袱越大）、运行管理麻烦，而不能正常运行，大多数制革厂废水未经处理或只经过简单沉淀后直接排入河流或湖泊，有的甚至渗坑排放。 1、我国皮革行业污染特点 皮革行业有句行话说“水里捞金”是非常形象的，由于制革生产的湿加工都是在水中进行的，很多的皮革化工原料都要加到水中，而制革生产中的原料皮又不可能将水中的化工原料吸收完全，而且有的化工原料吸收率特别低，如制革生产中的浸灰脱毛工序，所使用的石灰、硫化钠和硫氢化钠的吸收率只有约10～30%，从转鼓中排出时硫化物有3000多mg/l，COD高达十几万mg/l；还有从原料皮中溶解下来的蛋白质能过分解以后，释放出来的氨氮浓度也特别高，致使经处理过的污水中的氨氮含量比没有处理前的氨氮含量还高；另外在加工皮革时所使用的表面活性剂被排放到废水后，不但比较难去除，还影响到了微生物的生长；在制革过程中还使用了重金属铬，它回收回来后没有人要，用到制革过程中影响成品革的质量，不回收随着制革污泥排放到环境中又是危险废弃物等等。 另外制革废水的排放，还因为原料皮（牛皮、羊皮、猪皮）的不
文献综述 食品工业废水处理常见工艺 一、前言部分 食品工业是以农、牧、渔、林业产品为主要原料进行加工的工业。食品工业作为中国经济增长中的低投入、高效益产业正在引人注目的发展、扩大；这种扩大对中国的经济发展无疑有促进作用，但从环境保护的角度来讲，食品工业废水对环境的影响也要引起有关方面的高度重视。 食品工业废水主要来源于三个生产工段。一、原料清洗工段：大量沙土杂物、叶、皮、磷、肉、羽、毛等进入废水中，使废水中含大量悬浮物。二、生产工段：原料中很多成分在加工过程中不能全部利用，未利用部分进入废水中，使废水含大量有机物。三、成形工段：为增加食品色香味，延长保存期，使用了各种食品添加剂，一部分流失进入废水，使废水化学成分复杂[1]。 食品工业废水本身无毒性，但含有大量可降解的有机物，废水若不经过处理排入水体会消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，使鱼类和水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入河底，在厌氧条件下分解，产生臭水恶化水质，污染环境。若将废水引入农田进行灌溉，会影响农业果实的食用，并污染地下水源。废水中夹带的动物排泄物，含有虫卵和致病菌，将导致疾病传播，直接危害人畜健康[2]。 二、食品工业废水处理常见工艺 我国从20世纪80年代开始，各有关部门积极开展食品工业废水治理工作，已开发出多种有关这类废水的高效、低耗的处理工艺。包括好氧生物处理工艺、厌氧生物处理工艺、稳定塘工艺、光合细菌工艺、土地处理工艺以及上述工艺组合而成的各种各样的工艺。除此之外，膜分离技术及膜与生物法相结合的工艺也有研究。 2.1 典型工艺流程 目前国内外，食品工业废水的处理以生物处理[3]为主，较成熟的有厌氧接触法、厌氧污泥床法、酵母菌生物处理法等利用生物技术治理食品工业废水的方法。 2.1.1 废水处理典型工艺流程
皮革废水及处理工艺(水污染处理)
皮革废水 随着皮革工业的迅速发展, 制革废水已经成为主要的污染源之一。目前我国有大中小型皮革厂20000 余家, 年排放废水量达8000~ 12000 万吨, 约占全国工业废水总量的0. 3% 。这些废水中排放的Cr 约3500 吨, SS悬浮物12 万吨, COD 为18 万吨,BOD 为7 万吨。因此, 如何治理制革废水, 优化生态环境, 促进皮革工业的可持续发展是皮革行业亟待解决的迫切问题。 1、皮革废水的来源及特点 1. 1 皮革废水的来源 皮革生产过程中产生的废水主要来自鞣前工段（包括浸水去肉、脱毛浸灰、脱灰软化工序）、鞣制工段（包括浸酸、鞣制工序）、整饰工段（包括复鞣、中和、染色、加脂工序）。鞣前工段是皮革污水的主要来源, 污水排放量约占皮革废水
总量的60% 以上,污染负荷占总排放量的70% 左右; 鞣制工段污水排放量约占皮革废水总量的5% 左右, 整饰工段污水排放量则占30%左右。 皮革废水主要来源于这三个工段，产生各环节主要污染物如下表： 工段工序主要污染物 准备工段 原皮水洗SS、COD、Cl- 浸水COD、Cl- 去肉脱脂S2-、COD、油脂脱毛、浸灰S2-、COD、油脂 鞣制工段 脱灰pH、SS、COD、Cl-、NH3-N 软化SS、COD、盐 水洗COD、油脂 浸酸、脱脂PH、COD、脂肪鞣制pH、COD、Cr、中性盐、色度复鞣pH、COD、Cr3+、中性盐 中和COD 染色SS、COD、色度 加脂COD、油脂 整饰工段 挤水COD、油脂 喷涂COD
COD：化学需氧量又称化学耗氧量（Chemical Oxygen Demand）。 利用化学氧化剂（如高锰酸钾）将水中可氧化物质（如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等）氧化分解，然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。 BOD：生化需氧量或生化耗氧量【五日化学需氧量】（Biochemical Oxygen Demand）。 水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。即水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。 SS：即水质中的悬浮物，（Suspended Substance）。 1.2 皮革废水的主要特点 含有高浓度的S2-和Cr3+ , S2- 全部来自脱毛浸灰, 含量一般在2000 ~ 3000
污水厌氧生化处理 厌氧生物处理与好氧生物处理特点比较（优缺点） 厌氧生物处理是在厌氧条件下，由多种微生物共同作用，利用厌氧微生物将污水或污泥中的有机物分解并生成甲烷和二氧化碳等最终产物的过程。在不充氧的条件下，厌氧细菌和兼性（好氧兼厌氧）细菌降解有机污染物，又称厌氧消化或发酵，分解的产物主要是沼气和少量污泥，适用于处理高浓度有机污水和好氧生物处理后的污泥。 1、厌氧生物处理的优点 ⑴容积负荷高，典型工业废水厌氧处理工艺的污泥负荷（F/M）为～(kgMLVSS?d)，是好氧工艺污泥负荷～(kgMLVSS?d)的两倍多。在厌氧处理系统中，由于没有氧的转移过程，MLVSS可以达到好氧工艺的5～10倍之多。厌氧生物处理 /（m3?d），而好氧生物处理有机容积负荷只有～有机容积负荷为5～10kgBOD 5 （m3?d），两者相差可达10倍之多。 ⑵与好氧生物处理相比，厌氧生物处理的有机负荷是好氧工艺的5～10倍，而合成的生物量仅为好氧工艺的5%～20%，即剩余污泥产量要少得多。好氧生物处 产生的污泥量为250～600g，而厌氧生物处理系统每处理理系统每处理1kgCOD Cr 产生的污泥量只有20～180g。且浓缩性和脱水性较好，同时厌氧处理过1kgCOD Cr 程可以杀死污水和污泥中的一部分寄生虫卵，即剩余污泥的卫生学指标和化学指标都比好氧法稳定，因而厌氧污泥的处理和处置简单，可以减少污泥处置和处理的费用。 ⑶厌氧微生物对营养物质的需要量较少，仅为好氧工艺的5%～20%，因而处理氮磷缺乏的工业废水时所需投加的营养盐量就很少。而且厌氧微生物的活性比好氧微生物要好维持得多，可以保持数月甚至数年无严重衰退，在停运一段时间后能迅速启动，因此厌氧反应器可以间歇运行，适于处理季节性排放的污水。 因为曝气要耗电～1kWh，而厌氧生物处理 ⑷好氧微生物处理每去除1kgCOD Cr 就没有曝气带来的能耗，且处理含有表面活性剂的污水时不会产生泡沫等问题，不仅如此，每去除1kgCOD 的同时，产生折合能量超过12000kJ的甲烷气。 Cr ⑸好氧处理的曝气过程可以将污水中的挥发性有机物吹脱出来而产生大气污染，厌氧处理不存在这一问题，同时可以降解好氧工艺无法降解的物质，减少氯
废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件 好氧生物处理 好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。 过程:有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质(细胞质)，即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。在废水生物处理过程中，生物污泥经固—液分离后，需进行进一步处理和处置。 优点:好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。 在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。 厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为 CO2、H20、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。 废水厌氧生物处理 废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量(CH4)等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。但通过对新型构筑物的研究开发，其容积可缩小。此外，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。 对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。
制革污泥处理方法综述 介绍了制革污泥产生的来源、特点及其危害，重点综述了国内外制革污泥的处理方法，分析了制革污泥处理现状及趋势。 标签：制革污泥处理 1 我国制革行业污染概况 目前，中国是世界范围内皮革制造和出口大国。皮革工业的快速发展带动了一方经济的发展，也严重破坏了当地的生态环境。制革过程中产生大量的污水和污泥，据不完全统计，每生产1吨牛皮产生大约30至50立方米的污水以及大约150公斤的污泥。目前，我国“三废”治理的重点在污水治理，相对而言，污水处理技术也更为成熟，对随之而来的污泥处理起步较晚，也没有引起足够的重视，因此制革污泥的环境污染存在较大的隐患。现制革行业产生的大量污泥仍处于无秩序处置状况，对于河流、湖泊、地下水等水体的污染存在潜在的威胁，已经成为严重的环境问题，我国不乏因制革污泥处置不当造成的环境污染事件。 河北省辛集市是国内较大的皮毛集散地和商埠重镇，皮革是其最大的特色优势产业，素有“辛集皮毛甲天下”的美誉，曾被中国轻工业联合会，中国皮革工业协会命名为“中国皮革皮衣之都”，然而，随着生产规模的不断扩大，制革工业的环境矛盾也日益显露出来，甚至愈演愈烈。锚营制革工业区位于河北省辛集市锚营村西侧，是辛集市三大制革工业区之一，该工业区内拥有近200家企业，绝大多数企业从事皮革的生产、加工。工业区内虽设有污水处理厂对园区内的制革工业废水进行处理，制革废水处理后产生的大量污泥却没有得到有效地处理，而是在农田中随意填埋，给农村环境造成了严重的破坏。我国因制革污泥没有得到有效地处理所引发的环境污染事件不在少数，为了减少甚至避免制革污泥的污染侵害，需要加强对制革污泥处理的重视，下面对制革污泥的特点、危害，含铬污泥处理技术、制革污泥处置现状和趋势进行阐述。 2 制革污泥特点及危害 由于制革类型、生产工艺及污水处理方法的不一致，污泥成分有较大的区别，根据固态物得到的方式不同，主要有：初沉池中的原始污泥；化学处理后污水中原始污泥；酸化去除硫化物、脱毛废液在pH=4时得到的污泥；在不同处理方法中进一步处理得到的二级处理或生物污泥。 制革污泥中含有大量的重金属，铬的含量最高，一般达到10～40g/kg（干重），主要与铬鞣液在废水处理中未实现厂内分离有关。其次，Al、Zn、Fe的含量也很高，这些元素来自于制革工艺各工段加入的各类化学品，或是多金属鞣制工艺带入的。Ca来自脱灰工艺，使污泥中含盐量相对较高，pH值偏碱性。有些制革污泥中发现有一定量的Pb，其浓度虽然较低，但进入环境后其风险却远远高于其他重金属。
皮革废水处理方案【精编版】
5000m3/d皮革废水处理方案
第一章总论 第一节概况 为引起人们对环境问题的重视，联合国将每年的六月五日定为世界环境日，并发出“只有一个地球”的警告。生态的平衡和环境保护已成为当今各国政府和人民密切关注的世界性的社会问题。它关系到人们的生活与健康、经济的发展和子孙后代的幸福。二十世纪五十年代以来，世界上许多地区的生活环境与生产环境遭到日益严重的污染和破坏。环境污染已经成为严重的社会公害，天空烟雾弥漫；内陆水域肮脏污浊；辽阔的大海成了垃圾场等等，使广大人民的健康和生命受到极大的威胁。在环境问题变得如此十分严峻的时代，以脏、乱、臭、累闻名的制革工业已面临空前的压力。 制革污水是水环境污染的重要污染源之一，也是号称“三大废水”（造纸废水、印染废水、制革废水）之一。治理问题较多，难度较大，这与我国目前制革厂规模小，散布广，管理不严，不重视科学技术等诸多因素有关。国家已经明确指出，这些污染大户（如造纸厂、印染厂、制革厂）如果不上污水处理设施，排放的污水不能达到排放标准，将迫使他们关、停、并、转。国务院《关于环境保护若干问题的决定》明确指出，限“十五小”企业于一九九六年九月三十日以前全部下马，已表明了国家所下的决心。制革业是产生大量污水的行业，制革污水不仅量大，而且是一种成分复杂、高浓度的有机废水，其中含有大量石灰、染料、蛋白质、盐类、油脂、氨氮、硫化物、铬盐以及毛类、皮渣、?泥砂等有毒有害物质。COD
、BOD5、硫化物、悬浮物非常高，是一种较难治理的工业废水。 Cr 国内现有500多家工业规模的制革厂，15000多家小型制革厂，还有许多小作坊无法统计。年加工能力为牛皮1000多万张，猪皮7500万张和羊皮1000万张。国内制革厂现有近150多家建有环保设施，?但达到国家排放标准且正常运行的为数不多，大都是因为处理工艺不合理、运行费用太高（处理水越多，企业背的包袱越大）、运行管理麻烦，而不能正常运行，大多数制革厂废水未经处理或只经过简单沉淀后直接排入河流或湖泊，有的甚至渗坑排放。 1、我国皮革行业污染特点 皮革行业有句行话说“水里捞金”是非常形象的，由于制革生产的湿加工都是在水中进行的，很多的皮革化工原料都要加到水中，而制革生产中的原料皮又不可能将水中的化工原料吸收完全，而且有的化工原料吸收率特别低，如制革生产中的浸灰脱毛工序，所使用的石灰、硫化钠和硫氢化钠的吸收率只有约10～30%，从转鼓中排出时硫化物有3000多mg/l，COD高达十几万mg/l；还有从原料皮中溶解下来的蛋白质能过分解以后，释放出来的氨氮浓度也特别高，致使经处理过的污水中的氨氮含量比没有处理前的氨氮含量还高；另外在加工皮革时所使用的表面活性剂被排放到废水后，不但比较难去除，还影响到了微生物的生长；在制革过程中还使用了重金属铬，它回收回来后没有人要，用到制革过程中影响成品革的质量，不回收随着制革污泥排放到环境中又是危险废弃物等等。
一、污水处理工艺流程 污水处理按照处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。 一级处理，属于物理处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。 二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。 三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。 整个过程为通过粗格栅的原污水通过污水提升泵提升后，流经格栅或者砂滤器，之后进入沉砂池，经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理，初沉池的出水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理，一级处理结束到此为二级处理，三级处理包括生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。 二、典型的五种工艺 （1）间歇活性污泥法（SBR） 间歇活性污泥法也称序批式活性污泥法（SequencingBateactor-SBR），它由个或多个SBR池组成，运行时，废水分批进入池中，依次经历5个独立阶段，即进水、反应、沉淀、排水和闲置。进水及排水用水位控制，反应及沉淀用时间控制，一个运行周期的时间依负荷及出水要求而异，一般为4～12h，其中反应占40％，有效池容积为周期内进水量与所需污泥体积之和。比连续流法反应速度快，处理效率高，耐负荷冲击的能力强；由于底物浓度高，浓度梯度也大，交替出现缺氧、好氧状态，能抑制专性好氧菌的过量繁殖，有利于生物脱氮除磷，又由于泥龄较短，丝状菌不可能成为优势，因此，污泥不易膨胀；与连续流方法相比，SBR法流程短、装置结构简单，当水量较小时，只需一个间歇反应器，不需要设专门沉淀池和调节池，不需要污泥回流，运行费用低。 （2）吸附再生(接触稳定)法 这种方式充分利用活性污泥的初期去除能力，在较短的时间里(10～40min)，通过吸附去除废水中悬浮的和胶态的有机物，再通过液固分离，废水即获得净化，BOD5可去除85％～90％左右。吸附饱和的活性污泥中，一部分需要回流的，引入再生池进一步氧化分解，恢复其活性；另一部分剩余污泥不经氧化分解即排入污泥处理系统。分别在两池(吸附池和再生池)或在同一池的两段进行。它适应负荷冲击的能力强，还可省去初次沉淀池。主要优点是
工业废水处理教学大纲 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
《工业废水处理》教学大纲 一、课程性质、地位和作用 工业废水是我国水环境污染的主要来源，工业废水污染防治是影响国民经济能否持续发展、自然资源能否持续保存和永续利用的一个重要因素。为了人民的身心健康，为了社会和经济的可持续发展以及子孙后代的可持续生存，必须严格控制工业废水污染，积极开展工业废水污染防治和水资源保护工作。本课程以可持续发展理论为指导思想，主要讲授关于工业废水污染防治的技术政策、清洁生产、废水净化技术途径、典型处理流程等内容。 二、课程教学对象、目的和要求 本课程适用于环境工程本科专业。课程教学目的、要求： （一）从内容上，应使学生牢固掌握清洁生产与循环经济的基本概念和原理；国民经济主要工业行业生产工艺流程和污水产生环节；各种不同类型工业废水的特点和典型处理流程。 （二）从能力方面，培养学生从千变万化的实际问题中抓住事物本质的能力和掌握解决问题的思路与方法，并注意培养学生：①具有工程观点，考虑问题时不仅注意到从理论上探索它的可能性，在实际应用中更需要考虑技术上的可行性和经济上的合理性，同时应具有探索优化过程及改进工艺设计的本领；②具有较强的分析问题和解决问题的能力，能够灵活应用书本知识去解决工业废水处理工程中的实际问题。 （三）从教学方法上，着重基本概念和基本原理的阐释，注重理论联系实际。特别强调教学方法的生动性、直观性和条理性。 三、相关课程及关系 本课程的先修课程包括《高等数学》、《无机化学》、《有机化学》、《分析化学》、《化工原理》、《环境学导论》、《环境监测》、《环境工程微生物学》、《水污染控制工程》等，本课程的学习应在学生掌握一定数理、化学、微生物知识的基础上进行。与此同时，本课程为后续的《水污染控制工程课程设计》和《毕业设计（论文）》等课程打下了必要的理论基础。 四、课程内容及学时分配 总学时：32学时
废水厌氧生物处理 生物处理原理 废水生物处理有“好氧生物”处理、“厌氧生物”处理或“好氧生物”加“厌氧生物”处理。“好氧生物处理”是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类；“厌氧生物处理“是在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 一、厌氧生物处理原理 废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH4和CO2的过程。 （一）厌氧生物处理中的基本生物过程——阶段性理论 1、两阶段理论： 20世纪30~60年代，被普遍接受的是“两阶段理论” 第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：1）生长速率快，2）对环境条件的适应性（温度、pH等）强。 第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；产甲烷细菌的主要特点是：1）生长速率慢，世代时间长；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。
2、三阶段理论 对厌氧微生物学的深入研究后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧反应过程的本质； 厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类； 上世纪70年代，Bryant发现原来认为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌，实际上是由两种细菌共同组成的，一种细菌首先把乙醇氧化为乙酸和H2（一
制革废水处理设计方案
1 引言 1.1 背景与意义 制革行业是我国轻工行业中的支柱产业，近年来，随着制革工业的快速发展，我国正在成为全球制革生产大国，以及皮革贸易最活跃、最有发展潜力的市场之一。制革业同时又是产生大量污水的行业，制革污水不仅量大，而且是一种成分复杂、高浓度的有机废水，其中含有大量石灰、染料、蛋白质、盐类、油脂、氨 、硫氮、硫化物、铬盐以及毛类、皮渣、泥砂等有毒有害物质。COD、Cr、BOD 5 化物、氨氮、悬浮物等非常高，是一种较难治理的工业废水。据调查统计，目前只有30％的制革企业不同程度的简单处理了废水，其余的70％产生的废水未经任何处理，自然排放。对环境造成严重污染，对生态带来破坏。所以为了使制革工业可持续发展，减轻制革工业对环境的危害，对制革废水的处理已经刻不容缓。 根据国家颁布的综合废水排放标准（GB8978－88），中国制革工业的废水和污染物排放标准分为二级。一级标准用于新建、扩建和改建的制革企业，二级标准针对现有制革企业。随着环境形势的日益严峻，为了适应我国工业新的经济发展模式，国家环保局和国家技术监督局于1996年颁布了新的污水综合排放国家标准GB8978－96，并于1998年起开始执行。新标准提出了年限制标准，用年限制代替了原标准以现有企业和新扩改企业分类。以1997年12月31日起划分为两个时间段。同时代替了包括制革行业在内的其它17个行业的污染物排放的行业国家标准。 国内制革业现有的污水处理设施，95%的都是达到国家《污水综合排放标准》中的二级排放标准，达到一级排放标准且正常运行的为数不多，大都是因为处理工艺不合理、运行费用太高（处理水越多，企业背的包袱越大）、运行管理麻烦，而不能正常运行，有一定数量的制革厂废水未经处理或只经过简单沉淀后直接排入河流或湖泊，有的甚至渗坑排放。 1.2设计的任务与目标 1.2.1设计任务 按照国家环境污染企业“三同时”的文件精神，为了改善环境，提高企业的竞争力，完成对温州市长远制革有限公司治理要求，为企业发展留足后劲。参照浙江工商大学本科生毕业论文（设计）的相关要求，并且依据温州市长远制革有限公司的实际情况，处理水量4200m3/d，COD3000mg/l,BOD1200mg/l,SS2000mg/l 通过与指导老师进行反复讨论研究，结合近年来全国制革废水处理工程方面的经验，提出本设计方案。本废水处理工程方案供温州市长远制革有限公司的领导审定。
制革废水处理技术及工程实例 一、制革废水概况 制革废水的特点是成分复杂、色度深、悬浮物多、耗氧量高、水量大。 悬浮物：为大量石灰、碎皮、毛、油渣、肉渣等。 CODcr：在皮革加工过程中使用的材料大多为助剂、石灰、硫化钠、铵盐、植物鞣剂、酸、碱、蛋白酶、铬鞣剂、中和剂等，故COD含量大。 BODs：可溶性蛋白、油脂、血等有机物。 硫：主要是在浸灰过程中使用硫化钠所产生的硫化物。 铬：是在铬鞣制中所排出的铬酸废水液。 二、制革废水水量、水质 从各制革生产工序的排水看：当浸水、去肉、脱毛、水洗工序废水量约为65%，脱水、浸酸、鞣制、中和染色、水洗的废水量约占30%,染色上油的水仅占1－5%。 水质指标一般为：CODcr：1100－4500mg/L BOD5: 400-2900mg/L NH4+-N:20-180mg/L Cr3+:80mg/L S2-:200mg/L SS:1000-2800mg/L PH:6-12 油脂：50-300mg/L 三、废水治理工艺流程 因制革工序所排出的水质、水量不同，为减少运转费用和设备投资，各工序不同水质分类预处理后，再混合匀质进进综合处理达标排放。为此，我们推荐两种治理工艺流程：
1、物化一生化处理法 （1）工艺流程图（见附图） （2）工艺流程简述 A：硫化废水：经MnSO4催化氧（40－100mg/L）,再投加FeSO4为助脱硫剂，并调节PH至6.5左右，沉淀后，CODcr和BODs去除率为70－80%，硫化物去除率达97%以上。 B：铬鞣废水：主要是投加NaOH将PH调至8－8.5，将铬以Cr(OH)6形式沉淀，CODcr去除率为90%左右，BODs去除率为75%左右，铬的去除率99.95以上，铬泥经压滤可回用。 C：加脂染色废水：采用絮凝沉淀，并有陶粒吸附过滤，处理后CODcr去除率30%，色度去除率为98%。 D：将上述三种经预处理后的废水及其它低浓度的的废水进行混合匀质，其BODs/CODcr＝0.4－0.5，属可生化性。采用接触氧化法处理，选用合适的技术参数，其中有机负荷0.38kgBOD5/kg MLDD*d,容积负荷1.75kgBOD气s/m3*d,最终处理后废水达标排放。 2、气浮－SBR法 （1）工艺流程图（见附图） （2）工艺流程简述 A：预处理，将硫化、加脂染色、铬鞣等废水经机械格栅后，均质均量，可经水力筛后进行初沉，以减轻气浮设施的处理负荷。 B：混凝气浮处理，去除固体悬浮物和部分胶体物，一般以聚铝为混凝济，选定合适的气浮参数，CODcr去除率为50－55%，硫化物去除率为90－95%，BODs 去除率为85－90%。 C：气浮处理后出水直接进入SBR反应池，其主要技校参数：水力停留时间为HRT＝6h，气水比约为20－30，控制合适的营养物比例，CODcr、BODs、S2－的总去除率分别为90%、95%、65%。
制革废水 制革废水是制革生产过程中排出的废水。目前制革工业生产一般包括脱脂、浸灰脱毛、软化、鞣制、染色加工、干燥、整饰等几个工段，加工过程中需要添加多种化学品[2]，从而使得废水中含有油脂、胶原蛋白、动植物纤维、有机无机固形物、硫化物、铬、盐类、表面活性剂、染料等多种污染物质和有毒物质主要污染物为： a：有机废物包括污血、泥浆、蛋白质、油脂等； b:无机废物包括盐、硫化物、石灰、碳酸钠、NH3-N 、烧碱； c:有机化合物包括表面活性剂、脱脂剂等 预处理系统 主要包括格栅、调节池、沉淀池、气浮池等处理设施。制革废水中有机物浓度和悬浮固体浓度高，预处理系统就是用来调节水量、水质；去除SS、悬浮物；削减部分污染负荷，为后续生物处理创造良好条件。 生物处理系统 制革废水的ρ(CODcr)一般为3000—4000 mg/L，ρ(BOD5)为1000—2000mg/L，属于高浓度有机废水，m(BOD5)/m(CODcr)值为0.3—0.6，适宜于进行生物处理。目前国内应用较多的有氧化沟、SBR和生物接触氧化法，应用较少的是射流曝气法、间歇式生物膜反应器(SBBR)、流化床和升流式厌氧污泥床(UASB)。 物化处理 目前国内用于处理制革废水的物化处理法有投加混凝剂（聚合氯化铝）、内电解等技术。用混凝剂物化处理，设备简单、管理方便，并适合于间歇操作。 内电解法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。 典型的工艺组合 SBR的工艺流程： 格栅-调节池-混凝沉淀池-SBR-二沉池-出水。 接触氧化法工艺流程： 格栅-调节池-厌氧池-好氧池-水解酸化池-接触氧化池-气浮-活性炭滤池-出水。 曝气生物滤池工艺流程： 格栅-调节池-一级沉淀池-曝气生物滤池-二沉池-出水。
废水厌氧生物处理原理 一、厌氧消化过程中的主要微生物 主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。 1、产甲烷菌 产甲烷细菌的主要功能是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2，使厌氧消化过程得以顺利进行；主要可分为两大类：乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌，或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌；一般来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，只有Methanosarcina（产甲烷八叠球菌）Methanothrix（产甲烷丝状菌），但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多，特别是后者，因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质，一般来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解。 典型的产甲烷反应： 产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有： ①产甲烷丝菌；等等。 产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在-150～-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达4～6天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。 ②产甲烷球菌； ③产甲烷杆菌； ④产甲烷八叠球菌； 2、产氢产乙酸菌： 产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。 主要的产氢产乙酸反应有：
注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。 主要的产氢产乙酸细菌多为：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等；多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。 3、发酵细菌（产酸细菌）： 发酵产酸细菌的主要功能有两种： ①水解——在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物； ②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等； 主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时会成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。 二、厌氧生物处理的主要特征 1、厌氧生物处理过程的主要缺点： ①气味较大； ②对温度、pH等环境因素较敏感； ③对氨氮的去除效果不好； ④处理出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理； 2、厌氧生物处理过程的主要优点： ⑤反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程； ⑥厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解；
皮革厂废水处理方 案
﹙1﹚生产废水 本项目的生产废水主要来源于车间的湿态工序，鞣后湿整饰工段生产废水主要来自于浸水、挤水、复鞣、染色、加脂，主要污染因子为：pH、COD、SS、总铬和色度。 各生产工序的排水量及水质没有实测数据，类比调查资料和本项目原厂集水池废水的监测数据，考虑本项目的实际情况，确定本项目生产废水水质水量如下： 表4-6 各工序废水水质及排放方式 该厂鞣制工序除使用铬鞣剂（三价碱式铬盐）外，还使用比较环保的复鞣剂，如植物鞣剂、合成鞣剂、树脂复鞣剂、醛类复鞣剂等作为替代原料，由于该厂采用了大量的环保型鞣剂，减少了铬鞣剂用量，铬鞣剂仅占全部复鞣剂用量的64％。 据厂方提供资料，鞣制工序铬鞣剂年用量为270吨，按皮革对复鞣剂吸收率80％计算，进入排水中的铬盐每年约为54吨，含总铬7.38吨，按鞣革废水年排放量60000m3计算，总铬浓度为
123mg/L。 ﹙2﹚其它废水W5： 除生产过程产生的废水外，其它废水包括锅炉排污水和生活污水。锅炉排污水中污染物可忽略不计，类比本地区生活废水水质，确定本项目生活废水水质，生活污水水量45m3/d，水质pH 为6－9，COD为200－500 mg/L，BOD5为200－300 mg/L，SS为25－375 mg/L。上述废水与生产废水一起排放到废水处理站进行处理。 4.5.4 固体废物污染源分析 本项目固废产生量见表4-8。 表4-8 固体废物排放情况 4.6.2废水治理措施 本项目用水区域较为分散，用水点多，废水性质各不相同，
为减少污水排放量，严格实施清污分流。 根据废水的特点，采用生化为主、生化与物化相结合的处理方法。本项目采取的污水处理工艺为：先对含油废水、含硫废水、含铬废水分质处理然后再将上述经预处理后的废水与中和整饰等工段的废水混合后进入废水处理站处理。 （1）含油废水预处理 原皮水洗、浸泡水为含油废水，单独收集，经隔油深淀池处理后，设计的除油效率可达80%，处理后，与其它废水混合进入废水处理站处理。具体的处理工艺见下图。 回收油 原皮水洗、浸泡水废水处理站 图4-3含油废水处理工艺流程图 （2）含铬废水预处理 含铬废水在生产车间废水排出口单独回收进行处理，在处理池一中加液碱沉淀，沉淀物泵入板框机。铬渣收回车间利用，上清液及板框机出水进入处理池二加酸酸化，调pH后，送入综合废水处理站调节池。处理工艺见下图。处理规模为200t/d。 含铬废水废水处理站 图4-4 含铬废水处理工艺流程图
制革工业废水的处理 水处理技术:制革工业在我国重点污染中列第3位。据统计，我国现有制革近万家，年排量达到1×108t左右，年排放总量CODcrl8×104t，BOD58×104t，SSl2×104t，铬3500t，硫5000t[1]。本文着重论述制革的特点、治理技术现状和研究成果。 1 的组成与特点 目前制革工业生产一般包括脱脂、浸灰脱毛、软化、鞣制、染色加工、干燥、整饰等几个工段，加工过程中需要添加多种化学品[2]，从而使得废水中含有油脂、胶原蛋白、动植物纤维、有机无机固形物、硫化物、铬、盐类、表面活性剂、染料等多种污染物质和有毒物质。制革工业综合废水的水质特性为：ρ(CODcr)为3000—4000mg/L，ρ(BOD5)为1000—2000mg/L，ρ(SS)为2000—4000mg/L，pH值为8-11。 废水主要来源于鞣前准备，鞣制和其他湿加工工段。污染最重的是脱脂废水、浸灰脱毛废水、铬鞣废水，这3种废水约占总废水量的50%，但却包含了绝大部分的污染物，各种污染物占其总量的质量分数为：CODcr80%，BOD575%，SS70%，硫化物93%，氯化钠50%，铬化合物95%。 制革废水的特点表现在以下几方面[3]
①水质水量波动大； ②可生化性好； ③悬浮物浓度高，易腐败，产生污染量大； ④废水含S2-和铬等有毒化合物。 2 技术现状 传统的制革是将各工序废水收集混合，采用物理、化学、生物等手段集中处理，把废水中的油脂、蛋白质和各种化工材料作为处理掉，浪费资源，投资高，且生皮加工过程中脱毛浸灰工段产生的高浓度含硫废水和铬鞣工段产生的废铬液，对处理废水是非常不利的。故比较合理的是“原液单独处理、综合废水统一处理”[4]，工艺路线，将脱脂废水、浸灰脱毛废水、铬鞣废水分别进行处理并有价值的资源，然后与其他废水混合统一处理。但对于小型制革厂采用这种方法，工艺流程长、费用高，仍可进行集中处理。 2.1 单项处理技术 2.1.1 脱脂废水
废水厌氧处理原理介绍 废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH4 和CO2的过程。 一、厌氧生物处理中的基本生物过程 1、三阶段理论 厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2 等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类。 （1）水解、发酵阶段； （2）产氢产乙酸阶段：产氢产乙酸菌，将丙酸、丁酸等脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2/CO2； （3) 产甲烷阶段：产甲烷菌利用乙酸和H2、CO2 产生CH4； 一般认为，在厌氧生物处理过程中约有70%的CH4 产自乙酸的分解，其余的则产自H2和CO2。 2、四阶段理论： 实际上，是在上述三阶段理论的基础上，增加了一类细菌——
同型产乙酸菌，其主要功能是可以将产氢产乙酸细菌产生的H2/CO2 合成为乙酸。但研究表明，实际上这一部分由H2/CO2 合成而来的乙酸的量较少，只占厌氧体系中总乙酸量的5%左右。 总体来说，“三阶段理论”、“四阶段理论”是目前公认的对厌氧生物处理过程较全面和较准确的描述。 二、厌氧消化过程中的主要微生物 主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。 1、发酵细菌（产酸细菌）： 发酵产酸细菌的主要功能有两种：
①水解——在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物； ②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等； 主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时会成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。 2、产氢产乙酸菌： 产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。 主要的产氢产乙酸反应有： 注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低