厌氧氨氧化处理合成革废水研究进展.pdf

传源南环境污染防治技术ISSN1672-9064CN35-1272/TK厌氧氨氧化处理合成革废水研究进展林丹1周亚2（1同济大学环境科学与工程学院2福州大学环境与安全工程学院福建福州上海2200092350108)摘要合成革废水有机物、总氮含量高，毒性大，若不达标排放会严重威胁生态环境和人体健康。该文介绍了合成革废水的来源与水质特征，综述了绿色低碳的厌氧氨氧化技术在处理合成革废水方面的研究进展以及废水中有机物对厌氧氨氧化的影响。关键词厌氧氨氧化合成革废水DMF生物脱氮中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：16 7 2-90 6 4(2 0 2 3)0 4-0 96-0 3合成革由于在生产过程中使用了大量的有机化合物，如N,N-二甲基甲酰胺（N,N-dimethylformamide,DMF)、甲苯、丁酮、乙酸乙酯等，导致其废水COD、T N浓度高（综合废水COD浓度高达2.0 0 0 30 0 0 mg/L,TN浓度约为2 0 0 40 0 mg/L)。此外,废水毒性大，含有较多难降解有机物,可生化性差(B/C0.2),其中主要污染物DMF为致癌物,对生态环境和人体健康造成严重威胁。由于合成革废水的水质特点和对生态环境的不利影响，国家也相继出台了合成革行业的环保法规政策，对含革废水的排放要求越来越严格。而传统生物脱氮工艺较难满足要求，仍存在脱氮效率难提高、工艺流程长、运行费用高等问题。近年来，厌氧氨氧化工艺（Anaerobicammoniumoxidation，A n a-mmox)由于其能耗低、节省碳源碱度成本、脱氮效率高等优点，被广泛应用于高氨氮、低C/N废水的处理。1合成革废水来源与水质特征聚氨酯(Polyurethane,PU)合成革是以浸渍PU的非织造布为底基、以PU树脂为涂覆层并经表面加工修饰而成。由于合成革真皮感强、光泽好，具有优异的机械性能、耐老化和耐磨等性能，广泛用于制鞋、箱包、家具及服装等行业。合成革湿法生产工艺流程如图1所示，由于在浸渍、涂覆、凝固工序中加入了大量添加剂,废水中含有DMF、甲苯、丁酮、二甲胺、乙酸乙酯、苯类、酮类、聚乙烯醇等有机物。废水有机物复杂，难生物降解，毒性大,对环境污染严重2 。聚艺烯醇聚料?DMF溶剂真空脱泡】博网其他添加剂艾过滤基布预处理浸渍涂覆大水凝固以水洗！DMF+水混合液后处理一顶斯冷却烘干一挤压！图1PU合成革湿法生产工艺流程图收稿日期：2 0 2 3-0 5-16作者简介：林丹（1992 一），女，硕士在读，研究方向为水处理技术。根据来源不同，合成革废水分为高浓度和低浓度废水。高浓度废水主要为DMF精馏塔的塔顶水和洗塔水，主要污染物为DMF，低浓度废水主要来源于车间地面冲洗水、厂区生活污水、揉纹车间揉纹废水等。废水混合后pH为7 10,COD约为3000mg/L,TN约为40 0 mg/L,NH4+-N约为10 0 mg/L,色度为128倍，废水有机物和有机氮浓度高。具体污染物含量见表13-41。根据废水来源可知合成革废水具有5个特点5-7 ：废水有机污染物和总氮浓度高，综合废水COD约为30 0 0 mg/L,TN约为40 0 mg/L；废水中DMF含量高，DMF精馏塔塔顶水DMF浓度可达6 0 0 mg/L,经厌氧生化处理后释放氨基化合物，使废水中NH4+-N浓度升高；废水有机物种类多，难生物降解，可生化性差，具有一定生物毒性；水质水量波动大，间歇排放高浓度洗塔废水导致综合废水水质变化大，此外间歇生产导致废水具有明显的季节性，春冬季节废水水量多、污染物浓度高；废水水量大，合成革生产过程中耗水量大，每生产1t原料皮需要的用水量约45 6 8 m,从而导致排水量大。2传统生物脱氮技术处理合成革废水弊端国内外针对含有较多难降解有毒有害污染物的合成革废水的处理方法主要有：物化法（萃取、吸附）、化学法（氧化法、碱性水解法）、生物法(好氧法、厌氧法)等多种处理技术8-10 1。但是物理化学方法普遍存在二次污染、处理效果不达标和处理成本高等缺陷，较难大规模工业化应用。而生物法工艺成熟、运行成本低，是目前废水处理中应用最广泛的方法。合成革废水水质水量复杂，采用传统生物脱氮技术处理往往存在4个弊端6 :废水中含有DMF等高浓度有机氮,经厌氧水解后释DMF精馏回收塔！PU树脂.查DMR废水?加水2023.NO.4.放出大量NH+-N,常常会导致出水氮含量超标的问题，且传统硝化反硝化难以提高总氮去除率；合成革废水经厌氧处理后NH4+-N浓度高，会对硝化污泥产生基质抑制，对污泥化有着重大考验；经厌氧处理后的合成革废水C/N下降，远低于传统反硝化脱氮工艺理论值，因此需额外投加有机碳源，运行成本上升；传统工艺存在工艺流程长、占地面积大、能耗高、运行和处理成本高等缺陷。96传源卤环境污染防治技术表1不同来源废水水质及水量序号来源1DMF塔顶废水2洗塔废水生产线废水、洗桶水、3揉纹废水、地面清洗废水4生活污水3厌氧氨氧化技术自19 9 5年厌氧氨氧化首次在生物反应器内被发现，打破了人们对自然界氮循环的认识。其原理是在厌氧条件下，自养型厌氧氨氧化菌（Anaerobic ammonia oxidizingbacteria，AnAOB)以NH4+-N为电子供体,NO2-N为电子受体，将其同时转化为N,的过程。厌氧氧化代谢过程见图2。KUENEN12在19 9 8 年通过系统物料平衡计算出了厌氧氨氧化的反应方程式,见式(1),其中,NH4+-N消耗量、NO2-N消耗量与NO;-N生成量之间的比值为1:1.32:0.2 6。与传统硝化反硝化相比，该工艺具有无需曝气供氧、无需外加碳源、污泥产量少和温室气体释放少等优势，可减少90%C0，的释放、减少50%的占地面积和6 0%的能耗,是废水生物脱氮的研究热点13。因厌氧氨氧化技术的反应底物需同时包含NH+-N和NO2-N,而实际废水中几乎不含NO,-N,因此通常与其他工艺联合应用，产生了许多以厌氧氨氧化为主的新型脱氮工艺，如好氧反氨化（DEMON）、限制自养硝化反硝化（OLAND）、全程自养脱氮（CANON）、同步短程硝化厌氧氨氧化反硝化(SNAD）、部分反硝化/厌氧氨氧化(PD/A)等工艺141,新技术的开发给生物脱氮技术带来了巨大的改变。目前厌氧氨氧化技术已被广泛用于处理工业废水、垃圾渗滤液、沼液等高氨氮浓度、低C/N废水13-15。张方斋等16 在SBR中利用间歇曝气等方式历时130 d实现CANON工艺对垃圾渗滤液深度脱氮，其TN去除率高达98.7 6%;TANG等17 利用厌氧氨氧化处理制药废水，发现TN去除负荷可达到9.4kg/(md);薛占强等18 1采用短程硝化-厌氧氨氧化-全程硝化工艺处理焦化废水,其NH4+-N出水浓度 2 0)下启动和运行的，探究低温条件下实现厌氧氨氧化高效运行的策略，对于推广该工艺的应用具有重大意义。参考文献1冯见艳，罗晓民,王学川.浅析聚氨酯人造革、合成革清洁生产的现状与未来J.中国皮革,2 0 13,42(0 9):36-39.2方军强，周美华，韩敏.PU合成革废水治理分析J.北方环境,2 0 11,2 3(05):181-183.3郑坚,厌氧氨氧化技术在合成革废水中的应用J.节能与环保,2 0 2 0(05):86-88.4郑祥远，周碧冰.二级AO工艺处理PU合成革高有机氮废水J.中国给水排水,2 0 16,32(18)：7 3-7 6.5丁小曼，康平，孟蓉，等.UV/O一化学沉淀一厌氧/好氧法处理合成革废水J.环境工程学报，2 0 17,11(0 7)：3991-3996.6徐远雄，张杰，陈慧佳.高含氮合成革废水处理工程实例J.工业用水与废水,2 0 0 8(0 3):95-98.7苏美萍，杨祖沐，陈小叶.合成革工业园区污水处理工程工艺设计J.中国环保产业,2 0 13(0 8)：33-35.8王琼琳，傅杰能，吕宏铭.聚氨酯(PU)合成革废水及处理工艺研究J.北方环境,2 0 13,2 5(0 7)：32-34.9杨磊.DMF合成革废水综合处理工艺研究D.上海：华东理工大学,2 0 13.10MANDAL T,DASGUPTA D,MANDAL S,et al.Treatment of leatherindustry wastewater by aerobic biological and Fenton oxidation pro-cessJJJournal 0F Hazardous Materials,2010,180(1/2/3):204-211.11MULDER A,VANDECRAAF A A,ROBERTSON L A,et al.Anaero-bic ammonium oxidation discovered in a denitrifying fluidized-bedreactorJJ.Fems Microbiology 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