电镀园区预处理废水生化试验研究.pdf

第36 卷第3期2023年6 月环境工程污染防治技术POLLUTION CONTROL TECHNOLOGYVol.36,No.3Jun.,2 023电镀园区预处理废水生化试验研究侯爱国（靖江市华晟重金属防控有限公司，江苏靖江2 1450 0)摘要：电镀废水普遍存在着难降解、生化性差、重金属等毒性物质含量较高的特点,是目前处理难度较大的工业废水之一。以靖江市电镀园区污水处理站物化预处理出水作为研究对象，通过对生化系统好氧污泥的接种驯化及稳定过程，验证了厌氧水解酸化-两级缺氧好氧-MBR膜处理工艺对此类电镀废水降解的可行性,并对COD、氨氮、总磷等生化指标具有良好的去除效果。关键词：电镀废水；反应器驯化；生化指标；除磷HOU Aiguo中图分类号：X75Study on Biochemical Experiment of PretreatmentWastewater in Electroplating park(Jingjiang Huasheng Heavy Metal Prevention and Control Co.,Ltd,Jingjiang Jiangsu 214500,China)Abstract:Electroplating wastewater has the characteristics of poor biochemical properties and high content of toxic substancessuch as heavy metals,which is one of the more difficult industrial wastewaters to treat at present.Taking the physical and chemicalpretreatment effluent from the wastewater treatment station of Jingjiang Electroplating Park as the research object,the feasibility ofanaerobic hydrolysis acidification-two-stage anoxic aerobic-MBR membrane treatment process for the degradation of such electroplatingwastewater was verified through the inoculation domestication and stabilization process of aerobic sludge of the biochemical system,theprocess has good removal effect on biochemical indexes such as COD,ammonia nitrogen and total phosphorus.Key words:electroplating wastewater;reactor domestication;biochemical index;phosphorus removal随着全球环境问题的日益严峻以及电镀行业的不断发展,如何对电镀废水中重金属以及有机污染物进行深度处理并达标排放迫在眉睫。电镀废水中各类重金属污染的控制技术也随着行业发展日趋成熟,并得到了广泛的工程应用。但是以电镀添加剂（表面活性剂、光亮剂以及稳定剂等）为主要成分的有机污染物、氮磷等指标的稳定达标问题还需要引起足够重视。本次试验研究对象为靖江市电镀园区废水处理站物化预处理后的出水,通过接种生化系统曝气池的污泥,最终在实验条件下对废水的可生化性处理进行了初步试验研究。实验环境下试验所采取的操作条件（溶解氧、回流比、水力停留时间），作为一种辅助手段是工程实践前期的预测、模拟和研究。采用国家标准方法对废水水质进行分析、测定,并获得有效的结果和数据来对理论上的可行性文献标识码：A进行验证。1检测指标与分析方法电镀废水相关检测项目、分析方法和仪器设备如表1所示，本次可生化性实验的分析项目主要为COD、氨氮、总磷等。所有指标及分析方法的依据为水和废水检测分析方法（第四版)。表1电镀废水主要的分析项目、测定方法和仪器设备检测指标分析方法pH水质pH值的测定电极法pH计(TS-100)电导率(雷磁DDS-307A)直接测量法便携式溶氧仪溶解氧(雷磁JPBJ607A)收稿日期:2 0 2 3.5.5作者简介：侯爱国（19 8 7.6 一），男，江苏靖江，工程师，本科学士，研究方向为电镀废水污染防治、中水回用及运营管理。主要仪器设备电导率仪6检测指标COD总磷氨氮硝态氮亚硝态氮2试验工艺流程及装置物化预处理出水水解酸化池污泥回流二沉池好氧池2MBR池深度处理图1试验工艺流程电导率COD进水指标pH水质数据79注：表中指标数据pH为无量纲。3.2反应器的驯化接种驯化的污泥种污泥取自生化区曝气池，污泥微生物适应过程中正常开启硝化液内回流管路及好氧区曝气管路，使系统中缺氧区和好氧区中的接种污泥能够形成循环，并且每天对反应器中的pH、电导率、溶解氧、COD、氨氮、总磷等指标进行监测,通过检测每日出水水质数据来考察接种后活性污泥对电镀污水的适应性。考虑每日水质的波动，向进水中添加乙酸钠作为保障碳源，使得COD补充到30 0 mg/L左右。3.3反应器启动前后组合填料挂膜情况反应器内投加组合填料之后，在好氧区内逐渐图3反应器启动前后组合填料挂膜情况电镀园区预处理废水生化试验研究续表分析方法主要仪器设备水质化学需氧量的COD消解仪、测定重铬酸盐法滴定管等水质总磷的测定分光光度计钼酸铵分光光度法(普析 TU-1900)水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法水质无机阴离子的测定离子色谱法缺氧池1硝化液回流(us/cm)(mg/L)14000200 40021 000第36 卷第3期离子色谱图2 试验装置(ICS-200)进水流量2 4L/h,厌氧池的体积为6 0 L,缺氧池的体积为2 0 L,好氧池的体积为40 L。控制进水电导率为10 0 0 0 150 0 0 s/cm,pH为7 9。好氧池13反应器的调试与运行3.1电镀废水的特点缺氧池2实验进水为电镀园区内经过重金属预处理后的污水。废水的特点是含有一定量的镍、铬、铜等出水重金属,进水COD偏低，但电导率较高。采用上述方法进行水质分析的结果如表2 所示：表2 进水水质指标氨氮总氮(mg/L)(mg/L)1.3 197 64形成了悬浮状微生物与附着状微生物共生的复合型生物系统。组合填料悬挂于反应器内好氧曝气池中,填料能够提供微生物附着生长环境,进而提高好氧池内的微生物量，有利于降低污泥负荷。接种的种污泥中硝化细菌及丝状细菌等能够优先附着在组合填料载体上，不仅可以改善污泥的整体沉降性能，还能适当增强硝化细菌在好氧池中硝化功能。3.4反应器运行初期在反应器化初期，MBR出水中COD指标开始逐渐降低并趋于达标，氨氮和总磷指标显示未达排放标准。随着反应器微生物驯化的继续进行,氨氮能够稳定降低并达标,但是出水总磷指标仍然很高,甚至出现比驯化初期更高的情况。分析原因可能是：（1）由于生化系统中硝化细菌属于化能自养菌,繁殖比较慢,世代周期比较长，在驯化初期还未得到大量增殖，因此池体内硝化作用的强度偏弱，造成氨氮的去除速率缓慢。（2）聚磷菌的运动性能差,增值缓慢，是一类只能利用低分子有机物的好养菌。它的吸磷和聚总磷(mg/L)1.73 14.88总镍(mg/L)0.001 0.418总铬(mg/L)0.001 0.2022023年6 月磷受溶解氧的影响很大。在反应器的运行过程中，由于设备原因,好氧区的溶解氧偏大，从而使得溶解氧随着污泥回流至厌氧区影响磷的释放。（3）水中的电导率高,并且含有一定量的总镍和总铬重金属，导致生物增长缓慢，对氮和磷的需求较低,因而使得二沉出水中氨氮、总磷偏高。4运行结果与分析4.1出水水质经过将近一个月时间的驯化调试阶段，污泥浓进水COD出水COD编号COD 去除率(mg/L)(mg/L)136023683336435252966256729684329400104251124812272133521425615368163681736018360193002030421280222562327224256242162617627304电镀园区预处理废水生化试验研究度已经基本维持稳定。在此期间连续对反应器内污泥作镜检观察,生物相中钟虫数量明显增多且稳定粘附于菌胶团内,大量钟虫、累枝虫甚至轮虫的出现,指示反应器内生物链基本形成,接种驯化阶段工作结束。为保证污泥的稳定生长，每天往好氧池1和好氧池2 中各添加乙酸钠0.1g/L。此外每日在MBR池中添加活性炭千分之0.3,并将MBR池中的活性炭部分回流至缺氧池，运行状况如表3：表3反应器运行状况结果进水氮出水氨氮氨氮去除率(mg/L)(mg/L)7280.00%9673.91%8873.81%10570.17%9667.57%8865.63%8870.27%10475.93%8878.00%9876.94%9661.29%11258.82%4886.36%10459.38%10471.74%7280.43%10570.83%4487.78%7276.00%5681.58%4882.86%4084.38%4882.35%7271.88%6470.37%5668.18%5681.58%.7进水总磷出水总磷(mg/L)(mg/L)18.2823.3718.2821.1617.8120.0717.8120.0719.7417.7522.4121.5926.2714.9821.5915.818.472.0616.273.9911.947.2611.392.55815.536.71819.668.09520.009.14.321.343 65.361.28855.361.508 82.620.7210.690.749.200.6116.500.4910.001.1714.000.876.100.778.620.6411.6411.17811.284.57一3.968.4310.08%4.263.66%8.7342.98%8.5526.82%14.8888.85%4.7375.48%4.7739.20%7.9977.56%7.73356.74%7.71258.82%7.81454.50%3.712 268.88%3.712.275.98%3.589 871.87%3.589 872.52%4.793.993.08%7.997993.37%8.304197.03%7.7588.30%4.548 993.79%1.93787.38%1.67192.58%1.7389.88%1.7318.8617.316.5715.7914.4514.813.8613.2813.9815.0411.019.8149.38610.8148.9168.936 78.61027.6515.732.76.018 46.630 67.265.895 96.0185.3248.228.228进水 COD编号(mg/L)281922920030296312083230633391.7343903524036208出水COD、NH,-N、T P等指标衡量着活性污泥的生化性能,以下为活性污泥接种驯化过程中进出水COD、NH,-N、T P的变化趋势：（1）由于电镀园区内所有生产线排水时间、排水的水量水质各异，导致进水COD波动较大，进水COD平均为30 2 mg/L。平均出水 COD为7 0 mg/L,COD去除率平均为7 3.12%。在反应器驯化的初期,出水COD波动较大，值较高，处理效率较差。随着反应器的稳定,COD的去除率逐渐升高。此外,每日在MBR池中添加活性炭10 g,出水COD基本能维持在50 mg/L以下,达到表3排放标准。COD进出水变化趋势500450400350300250200150100500135（2）在化初期，出水氨氮高于进水氨氮，这主要是由于硝化细菌的生长周期较长，硝化过程不明显，另外部分含氮有机物在水体中发生氨化，逐渐被微生物分解成氨氮。在反应器稳定阶段，出水氨氮的平均值为0.8 8 mg/L，远低于表3排放标准。二沉池中编号总镍的含量(mg/L)10.06720.00130.001电镀园区预处理废水生化试验研究出水COD进水氨氮出水氨氮COD 去除率氨氮去除率(mg/L)(mg/L)5073.96%4876.00%4684.46%45.877.98%32.6489.33%4588.51%4588.46%4880.00%4080.77%一运水一出水91113第36 卷第3期续表进水总磷出水总磷(mg/L)(mg/L)8.6670.4088.1720.8488.930.698.740.5811.130.425.180.365.914 22.56.464 91.6745.088 21.178 43025201510501（3）反应器运行过程中,出水总磷高于进水总磷。一方面,反应器在试验前中期未进行剩余污泥的排放,大部分总磷都是来源于污泥自身。另一方面,反应器运行过程中，曝气池的溶解氧过高，达到8 9 mg/L。总磷进出水变化趋势201816141210864202123252729313335表4MBR池对重金属的截留作用MBR出水总镍的含量(mg/L)0.0550.0010.001(mg/L)95.29%3.30489.62%3.01892.27%17.44793.36%15.8396.23%1.593.05%2.2457.73%4.05974.11%3.83576.84%3.753氨氮进出水变化趋势一进水氨氮一出水氮泵3335进水总群一一出水总鲜13519111315171921232527293133354.2设置MBR膜的必要性MBR膜能够利用膜组件本身的固液分离作用,有效地防止了硝化细菌随生化系统出水的流失，为保持高浓度硝化细菌创造了有力条件。此外由表4可知，,MBR池也能截留部分重金属。因此有必要在出水前端设置MBR池。二沉池中总铬的含量(mg/L)0.0010.0010.0014.6513.8354.4067.0610.392.393.6714.3654.59MBR出水中总铬的含量(mg/L)0.0010.0010.0012023年6 月编号总镍的含量(mg/L)40.09150.07860.15470.09780.2184.3深度除磷显而易见的是仅通过微生物的生化处理工艺，二沉出水中总磷指标难以满足电镀污染物表3排放标准（0.5mg/L）,并且该工艺污泥停留时间较长,与聚磷菌泥龄较短这一特性相矛盾,因此为提高废水中总磷的去除效率，本次试验后续采用了化学沉淀法作为终端保障措施，协同生物法进行深度除磷。本次试验验主要研究硅酸钙对磷的深度处理。通过批式试验，确定了硅酸钙药剂最优投加硅酸钙的pH投加量(mg/L)投放前500800100012004.4对反应器运行情况的分析在本次试验中，废水中含有少量重金属及较高的含盐量,对接种后微生物增殖及菌落的形成均有一定的抑制作用,具体表现如下：（1）好氧段的污泥浓度仅可达到150 0 mg/L左右。为了确保污泥正常增长，每天向好氧段1，好氧段2 分别加乙酸钠5g。反应器中污泥浓度随驯化时间的延长而达到一个较为平稳的状态,经镜检发现,指示性微生物较为活跃,菌胶团处于相对稳定状态。（2）污泥驯化后期，生化系统内微生物对COD和氨氮的去除率一直稳定于较高的水平,说明微生物已经能够适应本次试验中含有微量重金属和较高含盐量的水质，能够驯化成功并且具有较强的生物活性。（3）控制污泥回流在2 50%30 0%，硝化液回电镀园区预处理废水生化试验研究二沉池中MBR出水总镍的含量(mg/L)0.0520.0560.1320.0610.17表5改良型硅酸钙的投加量调节投放后7.28.17.5569续表二沉池中MBR出水中总铬的含量(mg/L)总铬的含量(mg/L)0.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.0010.4430.405量。取MBR池出水分别注人四个1L烧杯中倒满，放置于四联磁力搅拌架上，首先加酸调节每个烧杯中的废水pH至6,然后依次定量加人不同量的改良型硅酸钙，定时搅拌器以10 0 rpm搅拌30min，然后静置沉淀6 0 min后采用快速定性滤纸过滤，滤出液送化验室检测，检测结果如表4所示。从表5中可以看出，改良型硅酸钙的投加量为1000mg/L时,总磷能降到0.2 2 2 mg/L,能够满足电镀污染物表3排放标准要求。COD(mg/L)投放前投放后7474758.59流在150%2 0 0%的条件下运行，去除C0D及氨氮的同时,兼顾有比较明显的脱氮效果。（4）在污泥驯化前期，污泥增长缓慢，达到稳定期以后，仍然需要投加碳源，以保持污泥一定浓度。考虑到污泥泥龄过大会对生物除磷效率产生影响,因此在试验期间控制剩余污泥在30 天内排泥一次。（5）活性污泥法中曝气池出口处的溶解氧浓度一般控制在大于2 mg/L即较为适宜,缺氧工艺段的溶解氧浓度控制在0.5mg/L以下,厌氧池中的溶解氧浓度控制在0.2 mg/L之下。本次试验中缺氧段溶解氧控制在0.5mg/L以下,厌氧池中的溶解氧控制在0.2 mg/L之下,缺氧段及厌氧段的发挥效果较好。但好氧池的溶解氧偏高,对聚磷菌的影响较大。总磷(mg/L)投放前投放后1.3201.1698.6170810.2220.962.105结论与建议生化回流比应控制在2 0 0%，污泥回流比控制在10 0%,好氧池溶解氧控制在2.5 4mg/L,MLSS控制在2 0 0 0 mg/L3000mg/L的情况下,系统对本次电镀废水水样COD及氨氮有很高的去除率，出水COD和氨氮指标远远优于电镀废水表3排放标准。但是该系统对总磷去除效果不佳,后续试验须严格控制好氧区的溶解氧，并定期进行剩余污泥的排放。此外，还需添加物化除磷的终端保障措施来辅助生物除磷，以实现总磷指标的稳定达标电镀园区预处理废水生化试验研究排放。【1刘然A2/O+MBR工艺处理电镀废水的设计与调试 D.天津大学，2 0 14.2 熊凯波A2/O+MBR工艺在城市污水处理工程中应用D.北京工业大学,2 0 12.3古寒冰,陆道峰,吴阳，等.提升电镀废水尾水脱氮处理效能的应用研究 J.水处理技术,2 0 15,41（0 6）：10 4-10 7.4电镀污染物排放标准：GB21900-2008S.2008.5水和废水监测分析方法（第四版)M.2002.第36 卷第3期参考文献