制革废水直接超滤浓缩过程中COD/硫酸盐比值调控：工艺优化与膜性能评估

制革废水因高有机负荷与硫酸盐浓度导致厌氧消化受阻，低COD-to-Sulfate Ratio（CSR<1）会引发H2S抑制产甲烷活性。研究人员通过超滤（UF）结合市政污水共处理提升CSR，优化膜抗污染性能，实现CSR从1.1增至20，COD回收率36%，为工业废水能源化提供新策略。

　　

制革行业每年产生大量高浓度废水，每加工1吨生皮仅产出200公斤皮革，却需消耗300公斤化学品并排放30-40立方米废水。这些废水中高浓度的硫酸盐（SO₄^2–）和有机污染物形成"毒药组合"——当COD-to-Sulfate Ratio（CSR）低于1时，硫酸盐还原菌（SRB）会疯狂产生产甲烷菌的"克星"硫化氢（H₂S），不仅腐蚀设备，还会穿透细胞膜破坏蛋白质结构。更棘手的是，SRB与产甲烷菌争夺底物，通过Eq.(3)和Eq.(4)的生化反应将宝贵的有机碳转化为无用的硫化物。现有研究尝试过污泥驯化或共消化，但存在地域局限性。印度理工学院（Indian Institute of Technology）的研究团队Aditya Sharma等人另辟蹊径，提出用超滤膜（UF）这把"分子筛"来破解困局：让有机物"留下"，放硫酸盐"通行"。

研究采用集成渗透通道（IPC）技术的平板超滤膜，通过三种混合比例（1:1、1:2、1:3）处理制革废水与市政污水混合物。关键技术包括：15 LMH通量下的连续膜过滤、22.5 LMH反冲洗频率优化、以及TSS（总悬浮固体）浓度动态监测。

CSR调控效果：1:3混合比使CSR从1.1跃升至20，远超厌氧消化要求的阈值（CSR>2）。膜性能：采用市政污水稀释后，IPC膜连续运行15天未发生不可逆污染，反冲洗维持了85%水通量。污染物去除：系统实现>85% COD削减和98%铬去除，渗透液COD仅71 mg/L。物质平衡：超滤浓缩液COD达10-12 g/L，为后续厌氧产甲烷创造理想条件。

这项发表于《Separation and Purification Technology》的研究开创性地证明：膜分离不仅能净化废水，更是优化废水"食谱"的智能厨具。通过精确控制CSR这个关键参数，将制革废水从"厌氧消化杀手"转变为"生物燃气宝库"，为工业废水处理提供了"预处理-资源化"的全新范式。尤其值得注意的是，市政污水的引入既缓解了膜污染，又补充了易降解有机物，这种"以废治废"的策略兼具技术可行性和经济性，对发展中国家皮革产业集群区具有特殊价值。