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1、傳統脫氨技術

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

傳統脫氮技術存在以下缺點：

（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致出水超標。微生物的大量生長導致反應器堵塞和污泥產量較大，極大地限制了其在實際工程中的應用。

2、生物脫氮新技術

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。厭氧氨氧化反應的基質為NH+4-N和NO-2-N，由于廢水中的氮素主要以氨氮形態存在，所以厭氧氨氧化工藝需與短程硝化工藝組合，才能實現脫氮。

厭氧氨氧化反應：

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。該工藝因將硝化反應控制在亞硝酸鹽階段，故可節省能耗。

印染行業產生的廢水中含有大量有機染料和重金屬等有毒有害物質，對人類的生存環境構成了極大的威脅，因此有效分離印染廢水中有害物質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勢，具備很大的開發應用潛力。超濾技術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，利用壓差有效截留廢水中的納米固體顆粒，起到凈化水質的作用。超濾膜材料作為超濾技術的核心部件已經成為工業界和學術界關注的焦點，經歷了從開發的纖維素膜到多種新型的陶瓷、金屬氧化物、復合材料膜以及高分子聚合物膜的發展歷程。近年來，對外界刺激有響應性的智能膜的開發成為一大研究熱點。智能膜的孔徑、孔隙率、表面性質以及膜通量會隨著環境刺激如溫度、離子強度、pH等因素而發生改變，拓寬了超濾膜技術在處理廢水方面的應用。

溫度響應性膜的性能會在共溶溫度(LCST)或者共溶溫度(UCST)發生變化。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℃。當溫度高于LCST時，聚合物鏈收縮，聚合物的形態、顏色、溶解度和黏度等發生變化。而當環境溫度低于LCST時，分子鏈伸展，體積發生膨脹。

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超濾膜的孔徑可調節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 實驗設備與分析儀器

本實驗采用動態光散射儀(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-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構。

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反應合成光引發劑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，調節攪拌速率至300r/min，將5.4g光引發劑HMEM的丙酮溶液(光引發劑與丙酮質量比為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體系中。滴加完畢后，保持反應溫度80℃，氮氣保護，避光反應2h。反應結束后，將所得產物通過去離子水透析，直至去離子水的電導率恒定。透析結束，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%（質量分數），再加入0.3%（質量分數）的NIPAM單體，氮氣保護，避光反應2h。反應結束后將所得產物置于去離子水中透析，透析結束，得到粒徑均一的PNIPAM@PS球形聚合物刷。

皮革生產過程中，大多數的水污染物是在濕加工過程（浸灰、鞣制）產生。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。大多數皮革廠一般采用Ca(OH)2、Na2S脫毛和鉻鞣技術，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、成分復雜。主要污染物有重金屬鉻、可溶性蛋白質、皮屑、懸浮物、丹寧、木質素、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千毫克，制革廢水的臭味主要由蛋白質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。混凝沉淀，混凝氣浮法處理成本高、污泥量大。

2、傳統活性污泥法：在皮革廢水的處理中，該方法的應用是相當普遍。活性物泥法處理效率高，適用于處理要求高且水質相對穩定的廢水，但要求進水質量濃度尤其是有抑制物質量濃度不能高，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，運行比較穩定，但運行管理復雜，工藝技術要求高，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處理，處理水能夠達標排放，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。但是如設計不當，容易產生堵塞，維護也比較困。

5、SBR法：SBR法全稱為間歇式活性污泥法，是在單一的反應器中，按時間順序進行進水、反應（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束為一個周期，這種周期周而復始，從而達到廢水處理的目的。間歇式活性污泥系統流程簡單，占地少，節省基建投資和運行費用低，有較好的底物去除效果和適應水量變化的能力。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。