延伸阅读：60Coγ射线处理皮革废水联合生物处理工艺的研究
【摘 要】本文利用60Coγ射线辐照处理皮革废水，研究了辐射剂量对厌氧出水中COD和BOD5等参数的影响，结果表明，辐射技术能提高废水的可生化性。本文也对辐照联合生物技术处理废水和生物工艺处理废水做了对比研究。【关键词】皮革废水；生物技术；辐射技术。本文由皮革废水处理设备——广东春雷环境工程有限公司采编。来源：科技与企业
制革业是以动物皮为原料，经化学处理和机械加工而完成的，在生产过程中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。CODCr、BOD5、硫化物、氨氮、悬浮物等非常高，是一种较难治理的工业废水，在处理过程中，容易产生大量的泡沫，单独采用物化或生化法处理皮革废水难以实现达标排放[1-3]。
辐射技术是近年来兴起的一种高级氧化处理技术，国际原子能机构将辐射技术在环境保护中的应用列为21世纪原子能和平利用的主要研究方向[4]。已有文献报道辐射处理造纸废水或丙烯腈废水方面的文章；亦有辐射联合生物工艺处理造纸废水方面的报道，但是在生物处理后出水进行的辐照研究[5]。本文主要是将辐射技术应用于生物处理皮革废水的中间阶段进行研究，并探索该技术对皮革废水的处理影响。
1、材料和方法
1.1废水
该皮革企业废水主要成分：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；
皮革废水水质参数：进水COD为3150mg•L-1，BOD为1250 mg•L-1，SS为820mg•L-1，NH4-N为75mg•L-1，总磷TP为20 mg•L-1，总氮TN为230mg•L-1。
1.2实验设备
厌氧池；接触氧化池（好氧池）；60Coγ源：河南省科学院同位素研究所
1.3 实验流程
皮革废水由提升泵抽至厌氧生物反应器，经厌氧消化后进入好氧生物反应器，水力停留时间均为32h，实验流程如图1：
辐照处理的废水来自厌氧池出水，厌氧池水力停留时间仍为32h，接触氧化池的水力停留时间可能因为辐照技术的引入而降低，初步实验亦为32h，实验流程如图2：
1.4 分析方法
CODcr按照《水和废水分析监测方法》中的GB11914-89重铬酸钾法法测定；NH4-N采用《水和废水分析监测方法》中的GB7478-87纳氏试剂光度法；BOD5采用《水和废水分析监测方法》中的GB7488-87稀释与接种法-重铬酸钾紫外光度法[6]。
2、结果与讨论
2.1 生物工艺处理皮革废水
皮革废水经厌氧微生物处理后，再经接触氧化池处理，且体系pH保持在6.8左右，水力停留时间为32h，废水水质参数（皮革厂废水经前段物化处理后）如表1所示（其中，厌氧出水和好氧进水为同一废水）。
表1生物反应器对皮革废水的处理效果
Tab.1 Effects of leather wastewater treatment by bioreactor mg•L-1
参数 厌氧进水 厌氧出水 好氧进水 好氧出水
COD 1950 1060 1060 440
BOD5 860 631 631 210
NH4-N 67 47 47 38
由表1可知，厌氧生物处理后，COD去除率达到了45%，BOD5去除率仅为26.7%，NH4-N的含量仍然很高，SS只有在好氧阶段才有所去除。分析原因，可能是废水中含氨氮类的染料，毒性比较高，处理该类有机物的微生物难以生存或者生存条件苛刻，致使NH4-N的去除率较低，COD和BOD5的去除率也不高的原因。
2.2辐射技术对皮革废水水质的影响
在不同气氛下，采用辐照剂量为2﹑4﹑6﹑8﹑10kGy处理COD为1060mg•L-1厌氧出水，为了确保辐照剂量率的一致性，实验要求样品在固定位置进行辐照。通入O2和N2气体的流量均为
从图3可以看出，在2-10kGy辐照剂量范围内，COD的去除率变化幅度不大，且在O2气搅拌下去除效果有所提高，2kGy剂量下COD去除率达到了35%，在N2气搅拌下，气氛对COD去除影响不大；分析原因可能是：辐射H2O分子产生的•OH自由基，与废水中的有机物发生氧化反应生成无机物或小分子有机物，从而降低了COD；通入N2 和O2可起到搅拌作用，但N2氛下对•OH自由基的产生几乎没有影响，故通入N2搅拌下对废水的COD去除影响不大；通入O2的辐射处理，由于造纸废水处于富O2的环境中，•OH和H2O2的产生有利于废水COD的去除，然而，在辐照过程中采用搅拌结合的方式，在实际操作过程中应用比较困难，而且存在风险；又因为有限的自由基的数量和短暂的存活时间，致使辐射处理的效果有一定限制；故在辐照联合生物中试试验时，采用不加搅拌下辐照厌氧出水的方式，进一步降低好氧进水的COD，且选择辐照剂量为2kGy。
在不同气氛下，采用辐照剂量为2﹑4﹑6﹑8﹑10kGy处理BOD5为631mg•L-1厌氧出水，为了确保辐照剂量率的一致性，实验要求样品在固定位置进行辐照。通入O2和N2气体的流量均为
从图4可以看出，低剂量范围内，BOD5的去除率基本保持在12%至16%之间，氧气搅拌下没有带来太大的提高。分析原因可能是（1）辐照处理废水量比较大，影响了处理效果；（2）氧气搅拌下，产生的自由基复合程度较大，虽然提高了处理效果，但亦带来了成本的增加。辐照技术对BOD5的改善，有利于厌氧出水水质的改善，更有利于好氧生物处理阶段对水质的改善，从而有利于水质的达标排放。故在辐照联合生物中试试验时，采用不加搅拌下辐照厌氧出水的方式，进一步降低好氧进水的BOD，且选择辐照剂量为2kGy。
单纯的采用生物处理工艺，皮革废水中染料和氨氮成分难以去除，同时氨氮的存在制约了COD和BOD的去除率，60Coγ射线因其穿透力强，通过H2O的辐解反应产生的自由基，可使皮革废水中难降解的成分转化为短链或可生物降解的产物。
皮革废水经过辐照处理后，在2kGy辐照剂量下，厌氧阶段NH4-N的去除率不足30%，其浓度仍有47mg•L-1，从而影响了好氧阶段对NH4-N的去除效果。为了进一步改善处理效果。本实验将辐照技术应用于厌氧和好氧生物反应器中间，尝试提高好氧阶段的可生化性。实验反应条件与以上实验保持一致，实验结果如图5所示。
从图5可以看出，在辐照所选剂量范围2-10kGy内，2kGy辐照剂量实验下，不通气氛下对氨氮的去除率变化不大，且去除率均维持在60%左右。这是因为水样在钴源γ射线的照射下，产生了大量的•OH，将废水中难降解的氨氮类有机物转化为无机成分或小分子有机物，从而使水样的氨氮得到降低。故在辐照联合生物中试试验时，采用不加搅拌下辐照厌氧出水的方式，进一步降低好氧进水的NH4-N，且选择辐照剂量为2kGy。
2.3辐照联合生物工艺对好氧出水的影响
综上可知，剂量为2kGy辐照联合生物技术处理废水，试验参数如表2所示。
表2辐照联合生物工艺-好氧处理皮革废水水质
Tab.2 The effects of the irradiation and biotechnology for Aerobic effluent mg/L
参数 生物处理工艺
好氧出水 厌氧出水辐照后 辐照联合生物
好氧出水
COD 440 299 124
BOD5 210 184 61
NH4-N 38 15 12
由表2可知，辐照厌氧出水后，有利于好氧阶段的生物处理，废水中COD、BOD5和NH4-N浓度都得到了进一步的去除，其中氨氮的浓度从原来的38mg/L降至12mg/L，而废水排放中氨氮的达标浓度为5mg/L，再结合传统工艺中絮凝沉淀处理，该种废水达到排放问题可得到解决。
3、结论
1）辐照技术对皮革废水中的COD、BOD5和氨氮去除效果明显。
2）确定辐照剂量为低剂量，有利于节约辐照处理废水的成本和降低辐照潜在的风险。
3）辐照技术应用于厌氧和好氧中间环节进行处理皮革废水，可明显改善好氧出水水质，有利于后续絮凝沉淀后的达标排放。
Study on Treatment of Leather Wastewater by γ-radiation and Biological Treatment Process
DENG Zhe1 ，LIU Ke-bo2，3，WANG Yun2，3，CHEN Hai-jun2，3
(1，Harbinguangya radiation new technologyco., Ltd.；2，Henan Academy of Sciences and Institute of Isotopes Co., Ltd. Zhengzhou 450015；3，Henan Provincal Engineering Research Center for Radiation Processing, Zhengzhou 450015)
参考文献
[1]丁绍兰，秦宁. 皮革废水治理技术研究进展[J]. 西部皮革.2009,31（19）：25～29.
[2]李晓星，俞从正，马兴元. 制革废水处理的研究进展[J].中国皮革，2003.3（19）：26～31.
[3]周作明，李艳，荆国华，等. 微电解-Fenton-SBR工艺处理皮革废水[J]. 工业水处理.2009,29（3）：62～64.
[4]王宝章.辐射技术在处理三废中的应用[M]. 北京：原子能出版社，1983.
[5]何仕均, 李坤豪, 谢雷, 等. 造纸废水的γ－辐射与生物处理的组合工艺研究[J]. 中国给水排水.2008,(5):69～72.
[6]国家环保局.水和废水监测分析方法（第3版）[M]. 北京：中国环境科学出版社，1997.
本文由皮革废水处理设备——广东春雷环境工程有限公司采编。来源：科技与企业
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