生物膜復(fù)合填料在皮革廢水中的應(yīng)用

引言

皮革工業(yè)作為傳統(tǒng)制造業(yè)的重要組成部分，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量含有高濃度有機(jī)物、懸浮物、重金屬離子和有毒化學(xué)物質(zhì)的廢水。這些廢水若未經(jīng)有效處理直接排放，將對水環(huán)境造成嚴(yán)重污染，威脅生態(tài)系統(tǒng)和人類健康。因此，開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的皮革廢水處理技術(shù)成為當(dāng)前研究的重點。生物膜復(fù)合填料作為一種新型的生物處理技術(shù)，因其高效、穩(wěn)定、操作簡便等優(yōu)點，在皮革廢水處理中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

一、皮革廢水的特點及處理難點

皮革廢水主要來源于皮革生產(chǎn)過程中的脫脂、脫毛、鞣制、染色等工序，其水質(zhì)復(fù)雜，具有以下特點：

1. 高有機(jī)物濃度：皮革廢水中含有大量的蛋白質(zhì)、脂肪、染料等有機(jī)物，化學(xué)需氧量（COD）和生物需氧量（BOD）較高。

2. 高鹽度：由于使用大量鹽類物質(zhì)進(jìn)行鞣制，廢水中鹽分含量較高，增加了處理難度。

3. 重金屬污染：鞣制過程中使用的鉻鹽等物質(zhì)會導(dǎo)致廢水中含有重金屬離子，如鉻、鎘等，具有潛在毒性。

4. 酸堿度波動大：不同工序的廢水pH值差異較大，可能呈強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性。

5. 色度高：廢水中含有大量染料，導(dǎo)致色度較高，影響水體美觀。

由于皮革廢水的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的物理、化學(xué)處理方法往往存在成本高、二次污染等問題，而生物處理技術(shù)因其經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的優(yōu)勢逐漸成為主流。然而，皮革廢水中的高鹽度、重金屬和有毒物質(zhì)對微生物的活性具有抑制作用，導(dǎo)致傳統(tǒng)生物處理技術(shù)效率較低。因此，開發(fā)一種能夠適應(yīng)復(fù)雜水質(zhì)、提高處理效率的生物處理技術(shù)具有重要意義。

二、生物膜復(fù)合填料的原理及特點

生物膜復(fù)合填料是一種結(jié)合了生物膜技術(shù)和填料技術(shù)的新型處理材料，其核心原理是利用填料表面的生物膜對廢水中的污染物進(jìn)行吸附、降解和轉(zhuǎn)化。生物膜復(fù)合填料通常由多孔材料（如聚氨酯、聚乙烯、陶瓷等）制成，具有較大的比表面積和良好的親水性，能夠為微生物提供理想的附著和生長環(huán)境。

生物膜復(fù)合填料的主要特點包括：

1. 高效性：填料表面形成的生物膜能夠富集大量微生物，包括細(xì)菌、真菌、原生動物等，形成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，提高污染物的降解效率。

2. 穩(wěn)定性：生物膜復(fù)合填料具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，能夠適應(yīng)水質(zhì)波動，保持穩(wěn)定的處理效果。

3. 操作簡便：生物膜復(fù)合填料無需復(fù)雜的設(shè)備和管理，運行維護(hù)成本較低。

4. 多功能性：填料不僅能夠去除有機(jī)物，還能夠吸附重金屬離子和染料，具有綜合處理能力。

5. 環(huán)保性：生物膜復(fù)合填料的使用減少了化學(xué)藥劑的使用，降低了二次污染的風(fēng)險。

三、生物膜復(fù)合填料在皮革廢水處理中的應(yīng)用

1. 有機(jī)物去除

皮革廢水中的有機(jī)物是主要的污染物之一，生物膜復(fù)合填料通過其表面附著的微生物群落，能夠高效降解廢水中的蛋白質(zhì)、脂肪、染料等有機(jī)物。研究表明，使用生物膜復(fù)合填料的生物反應(yīng)器對皮革廢水的COD去除率可達(dá)80%以上，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)活性污泥法。

2. 重金屬吸附

生物膜復(fù)合填料的多孔結(jié)構(gòu)能夠有效吸附廢水中的重金屬離子，如鉻、鎘等。此外，填料表面的微生物還能夠通過生物吸附、生物礦化等作用將重金屬離子轉(zhuǎn)化為低毒或無毒形態(tài)，進(jìn)一步降低重金屬的污染風(fēng)險。

3. 脫鹽效果

皮革廢水中的高鹽度對微生物的活性具有抑制作用，而生物膜復(fù)合填料通過其表面形成的生物膜，能夠篩選和富集耐鹽微生物，提高系統(tǒng)的脫鹽能力。同時，填料的多孔結(jié)構(gòu)還能夠通過物理吸附作用去除部分鹽分。

4. 色度去除

生物膜復(fù)合填料對皮革廢水中的染料具有較好的吸附和降解能力，能夠有效降低廢水的色度。研究表明，使用生物膜復(fù)合填料的生物反應(yīng)器對皮革廢水的色度去除率可達(dá)90%以上。

5. 抗沖擊負(fù)荷能力

皮革廢水的水質(zhì)波動較大，而生物膜復(fù)合填料具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，能夠在短時間內(nèi)適應(yīng)水質(zhì)變化，保持穩(wěn)定的處理效果。這使其在處理復(fù)雜皮革廢水時具有顯著優(yōu)勢。

四、生物膜復(fù)合填料的優(yōu)化與發(fā)展

盡管生物膜復(fù)合填料在皮革廢水處理中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，但其在實際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)，如填料的堵塞、生物膜的脫落等問題。因此，未來的研究方向應(yīng)集中在以下幾個方面：

1. 填料材料的優(yōu)化：開發(fā)具有更高比表面積、更好親水性和更強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的填料材料，以提高其處理效率和穩(wěn)定性。

2. 微生物群落的調(diào)控：通過篩選和富集高效降解菌群，優(yōu)化生物膜的組成，提高其對特定污染物的降解能力。

3. 工藝參數(shù)的優(yōu)化：研究不同操作條件（如水力停留時間、曝氣強(qiáng)度等）對處理效果的影響，優(yōu)化工藝參數(shù)以提高處理效率。

4. 與其他技術(shù)的結(jié)合：將生物膜復(fù)合填料與物理、化學(xué)處理技術(shù)相結(jié)合，形成多級處理工藝，進(jìn)一步提高皮革廢水的處理效果。

結(jié)論

生物膜復(fù)合填料作為一種新型的生物處理技術(shù)，在皮革廢水處理中展現(xiàn)出高效、穩(wěn)定、環(huán)保的優(yōu)勢。通過優(yōu)化填料材料、調(diào)控微生物群落和優(yōu)化工藝參數(shù)，生物膜復(fù)合填料有望成為皮革廢水處理的主流技術(shù)之一，為皮革工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。