張家港一體化服務(wù)區(qū)污水處理設(shè)備安全實惠

1、傳統(tǒng)脫氨技術(shù)

傳統(tǒng)生物總氮工藝分兩步完成，第一步為硝化反應(yīng)，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮；第二步為反硝化反應(yīng)，將硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮氣，完成總氮的去除。

傳統(tǒng)脫氮技術(shù)存在以下缺點：

（1）二級處理出水碳源含量很低，C：N值遠低合理范圍，因而進一步脫氮非常困難。

（2）提高總氮去除率往往過度曝氣以提高硝化程度，進而提高反硝化效率，高能耗。

（3）補充碳源控制難度大，時常碳源投加過量導(dǎo)致出水超標(biāo)。微生物的大量生長導(dǎo)致反應(yīng)器堵塞和污泥產(chǎn)量較大，極大地限制了其在實際工程中的應(yīng)用。

2、生物脫氮新技術(shù)

2.1 厭氧氨氧化：

指在厭氧或者缺氧條件下，厭氧氨氧化微生物以NO-2-N為電子受體，氧化NH+4-N為氮氣的生物過程。厭氧氨氧化反應(yīng)的基質(zhì)為NH+4-N和NO-2-N，由于廢水中的氮素主要以氨氮形態(tài)存在，所以厭氧氨氧化工藝需與短程硝化工藝組合，才能實現(xiàn)脫氮。

厭氧氨氧化反應(yīng)：

NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+

NH4++NO2-→N2↑+2H2O

2.2 短程硝化反硝化：

短程硝化是指NH3生成亞硝酸根，不再生產(chǎn)硝酸根;而由亞硝酸根直接生成N2，稱為短程反硝化。短程硝化反硝化是指NH3---NO2----N2，即可以從水中氨氮去除的一種工藝。該工藝因?qū)⑾趸磻?yīng)控制在亞硝酸鹽階段，故可節(jié)省能耗。

印染行業(yè)產(chǎn)生的廢水中含有大量有機染料和重金屬等有毒有害物質(zhì)，對人類的生存環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅，因此有效分離印染廢水中有害物質(zhì)具有很重要的研究價值。目前，已有的印染廢水處理工藝中，膜分離法因為能耗低、操作簡便以及處理效率高等優(yōu)勢，具備很大的開發(fā)應(yīng)用潛力。超濾技術(shù)是膜分離法中廣泛使用的一種過濾手段，以多孔性超濾膜為介質(zhì)，利用壓差有效截留廢水中的納米固體顆粒，起到凈化水質(zhì)的作用。超濾膜材料作為超濾技術(shù)的核心部件已經(jīng)成為工業(yè)界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點，經(jīng)歷了從開發(fā)的纖維素膜到多種新型的陶瓷、金屬氧化物、復(fù)合材料膜以及高分子聚合物膜的發(fā)展歷程。近年來，對外界刺激有響應(yīng)性的智能膜的開發(fā)成為一大研究熱點。智能膜的孔徑、孔隙率、表面性質(zhì)以及膜通量會隨著環(huán)境刺激如溫度、離子強度、pH等因素而發(fā)生改變，拓寬了超濾膜技術(shù)在處理廢水方面的應(yīng)用。

溫度響應(yīng)性膜的性能會在共溶溫度(LCST)或者共溶溫度(UCST)發(fā)生變化。聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)是目前代表性的溫敏性高分子材料之一，其LCST為32℃。當(dāng)溫度高于LCST時，聚合物鏈?zhǔn)湛s，聚合物的形態(tài)、顏色、溶解度和黏度等發(fā)生變化。而當(dāng)環(huán)境溫度低于LCST時，分子鏈伸展，體積發(fā)生膨脹。

目前，文獻中還未曾報道過以球形聚合物刷制備PNIPAM型溫敏超濾膜的研究。本實驗以聚(N異丙基丙烯酰胺)@聚苯乙烯(PNIPAM@PS)球形聚合物刷為主體，Cd(OH)2納米線作為犧牲層，聚碳酸酯(PC)膜作為支撐層，過濾制備得到具有溫度響應(yīng)性的PNIPAM@PS超濾膜。本文用含有甲基藍(MB)染料、羅丹明B(RhB)染料及CdSe重金屬顆粒的廢水作為研究對象，系統(tǒng)考察了PNIPAM@PS超濾膜在不同溫度、PNIPAM鏈長、PS核粒徑、操作壓力下的過濾效果。PNIPAM@PS超濾膜的孔徑可調(diào)節(jié)性使其可以用來精確分離廢水中的納米顆粒。

1、實驗材料和方法

1.1 材料

N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、氯化鎘(CdCl2)、羅丹明B(RhB)及甲基藍(MB)均購買于Aladdin公司；苯乙烯(St)及乙醇胺(NH2CH2CH2OH)購買于國藥集團化學(xué)試劑有限公司；CdSe重金屬顆粒購買于Nanogen公司；十二烷基苯磺酸鈉(SDS)購買于TCI公司；過硫酸鉀(KPS)購買于Adamas公司；聚碳酸酯(PC)膜購買于Millipore公司。其中苯乙烯通過減壓蒸餾提純后置于4℃冰箱中保存待用，其他試劑購買后直接使用。

1.2 實驗設(shè)備與分析儀器

本實驗采用動態(tài)光散射儀(DLS，NICOMPTM380ZLS型)測量PS核及PNIPAM@PS球形聚合物刷的粒徑；掃描電子顯微鏡(SEM，S-8010型)觀察Cd(OH)2納米線及PAA@PS超濾膜的表面形貌；紫外分光光度計(UV-Vis，UV-2550型)測量甲基藍及羅丹明B染料濾液的濃度；原子熒光光譜儀(PL，F(xiàn)-7000型)測量CdSe重金屬顆粒溶液的濃度；傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR，Ceary630型號)分析超濾膜表面聚合物的分子結(jié)構(gòu)。

1.3 實驗方法

1.3.1 PNIPAM@PS球形聚合物刷的合成

PNIPAM@PS球形聚合物刷的制備過程如圖1所示。本實驗利用Schotten-Baumann反應(yīng)合成光引發(fā)劑2--乙二醇-甲基丙烯酸酯(HMEM)，隨后，采用如下方法合成PNIPAM@PS球形聚合物刷：（1）乳液聚合法合成PS核。準(zhǔn)確稱取6.0g苯乙烯(st)單體，0.12g十二烷基磺酸鈉(SDS)，0.36g過硫酸鉀(KPS)，150ml去離子水于250ml三口燒瓶中，調(diào)節(jié)攪拌速率至300r/min，將5.4g光引發(fā)劑HMEM的丙酮溶液(光引發(fā)劑與丙酮質(zhì)量比為1:8)加入恒壓滴液漏斗中以0.50ml/min的速率緩慢滴加到反應(yīng)體系中。滴加完畢后，保持反應(yīng)溫度80℃，氮氣保護，避光反應(yīng)2h。反應(yīng)結(jié)束后，將所得產(chǎn)物通過去離子水透析，直至去離子水的電導(dǎo)率恒定。透析結(jié)束，得到PS核乳液。（2）在上述PS核表面均勻接枝PNIPAM鏈。稱取10gPS核乳液，將其稀釋至1.0%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），再加入0.3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的NIPAM單體，氮氣保護，避光反應(yīng)2h。反應(yīng)結(jié)束后將所得產(chǎn)物置于去離子水中透析，透析結(jié)束，得到粒徑均一的PNIPAM@PS球形聚合物刷。

皮革生產(chǎn)過程中，大多數(shù)的水污染物是在濕加工過程（浸灰、鞣制）產(chǎn)生。皮革加工廢水中含有動植物油脂、毛屑、肉屑、泥沙、灰渣等懸浮物和角質(zhì)蛋白、紅血蛋白等溶解性有機物，以及皮革加工過程中填價鉻、硫化物、氯化物等無機鹽類。大多數(shù)皮革廠一般采用Ca(OH)2、Na2S脫毛和鉻鞣技術(shù)，此廢水因含有較高濃度的鉻鹽和硫化物等毒物，因此廢水處理工藝復(fù)雜，費用較高。

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一、制革廢水的特點

制革廠廢水排放量大、pH值高、色度高、污染物種類繁多、成分復(fù)雜。主要污染物有重金屬鉻、可溶性蛋白質(zhì)、皮屑、懸浮物、丹寧、木質(zhì)素、無機鹽、油類、表面活性劑、助劑、染料及樹脂等。

制革廢水的主要特點如下：

1、制革廢水是高濃度有機廢水，廢水中COD、BOD濃度很高。

2、制革廢水的毒性來自高濃度硫化物和三價鉻，脫毛使用硫化鈉，鞣制使用鉻鹽，廢鉻液中鉻和硫化物的含量每升可達數(shù)千毫克，制革廢水的臭味主要由蛋白質(zhì)分解和添加的硫化鈉造成。

3、制革廢水中的SS高達3000mg/L以上。

4、制革廢水的色度主要是染料和鞣劑造成，廢水的色度在600～3000倍。

5、制革廢水總體顯堿性，主要來自脫毛等工序使用的石灰、燒堿、硫酸鈉，pH值常在9～10。

6、制革廢水的氯化物和硫酸鹽濃度為2000～3000mg/L，主要來自原皮保存、浸酸、鞣制工序。

二、工藝分解

1、混凝沉淀，混凝氣浮是皮革加工廢水常用的處理方法，此法可去除磷、氮、色度，重金屬，蟲卵等且操作管理方便，處理效果穩(wěn)過，不受水溫、氣溫和毒物的影響。能去除生物難以降解的有機殘留物，其缺點是需要加藥設(shè)備，需要投加混凝劑，混凝劑的選擇不僅取決于廢水的特性，還需要注意混凝劑的來源，能選用附近工業(yè)下腳料做混凝劑最好，可以達到以廢制廢的目的，但氣浮法有動力消耗?；炷恋?，混凝氣浮法處理成本高、污泥量大。

2、傳統(tǒng)活性污泥法：在皮革廢水的處理中，該方法的應(yīng)用是相當(dāng)普遍。活性物泥法處理效率高，適用于處理要求高且水質(zhì)相對穩(wěn)定的廢水，但要求進水質(zhì)量濃度尤其是有抑制物質(zhì)量濃度不能高，而皮革加工廢水中的硫化物及鉻在超過一定濃度時對生化有抑制；不適應(yīng)沖擊負荷，需要高的動力和基建費用；占地面積也大。對廢水中的氨氮處理效果不是很理想。活性污泥法工藝成熟，運行比較穩(wěn)定，但運行管理復(fù)雜，工藝技術(shù)要求高，微生物的活動易受千擾破壞。如活性污泥易受毒物影響，易受高負荷沖擊，可能產(chǎn)生污泥膨脹，曝氣時間長，曝池體積大，占地面積大，基建投資大，脫色脫氮效果差。

3、氧化溝：氧化溝法是活性污泥法的1種變種。氧化溝處理皮革加工廢水，處理效果穩(wěn)定，操作管理簡單，運行成本較低；但氧化溝的處理效果并不穩(wěn)定，比較適宜于溫度較高的南方，對于北方，冬季運行可能有問題。該工藝對污染物去除率高，脫氮效果好，管理方便，用氧化溝可以考慮不用預(yù)處理，處理水能夠達標(biāo)排放，但此法占地面積大。適用氧化溝處理制革廢水時，由于廢水中含有表面活性劑，不能使用表面曝氣。

4、生物接觸氧化法：接觸氧化法是一種生物膜處理方法，具有較強的耐沖擊負荷能力，污泥生成量少，無污泥膨脹，易維護管理。但是如設(shè)計不當(dāng)，容易產(chǎn)生堵塞，維護也比較困。

5、SBR法：SBR法全稱為間歇式活性污泥法，是在單一的反應(yīng)器中，按時間順序進行進水、反應(yīng)（曝氣）、沉淀、出水、待機（閑置）等基本操作，從廢水流入開始到待機時間結(jié)束為一個周期，這種周期周而復(fù)始，從而達到廢水處理的目的。間歇式活性污泥系統(tǒng)流程簡單，占地少，節(jié)省基建投資和運行費用低，有較好的底物去除效果和適應(yīng)水量變化的能力。并能較好的控制由絲狀菌引起的活性污泥膨；該法適合中小型制革廠。