新型MBR技術(shù)在電鍍廢水中的應(yīng)用

顧建忠

（上海松沅環(huán)境修復(fù)技術(shù)有限公司 上海 201100）

1 引言

生化處理是處理有機廢水最經(jīng)濟、有效的處理方法[1]，在城市污水和工業(yè)廢水上廣泛應(yīng)用，但在處理電鍍廢水有機污染物沒有成功的工程應(yīng)用實例，已有應(yīng)用的主要依靠人工培養(yǎng)的特殊功能菌來完成的，其主要處理對象是重金屬離子，對COD的去除效果方面不具優(yōu)勢。

某公司的廢水有機污染物濃度較高，并含有氰化物、銅、鉻、鎳等污染物。現(xiàn)有的處理系統(tǒng)主要采用化學(xué)和物化方法，對COD的處理效果較差，處理后的廢水COD和磷濃度仍很高，無法達(dá)到廢水納管標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)本廢水的水質(zhì)特點和處理要求，在小試的基礎(chǔ)上，采用本公司開發(fā)的新型MBR工藝對經(jīng)化學(xué)和物化法預(yù)處理后的電鍍廢水進(jìn)行了現(xiàn)場中試，以了解本工藝的處理效果和工程應(yīng)用的可行性。

2 膜生物反應(yīng)器(MBR)及應(yīng)用現(xiàn)狀

MBR是膜生物反應(yīng)器，是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型污水處理技術(shù)，使用微濾膜分離技術(shù)取代傳統(tǒng)活性污泥法的沉淀池和常規(guī)過濾單元，使水力停留時間（HRT）和泥齡（SRT）完全分離[2,3]。因此具有高效固液分離性能，同時利用膜的特性，使活性污泥不隨出水流失，在生化池中形成8000～12000 mg/L超高的活性污泥濃度，使污染物充分降解，出水水質(zhì)良好、穩(wěn)定，出水細(xì)菌、懸浮物和濁度接近于零，并可截留糞大腸菌等生物性污染物，處理后出水可直接回用。

與傳統(tǒng)工藝相比具有以下主要特點：出水水質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定；工藝簡單；占地面積少；污泥排放量少，二次污染小；系統(tǒng)抗沖擊性強，適應(yīng)范圍廣；自動化程度高，管理簡便；模塊化設(shè)計，易于根據(jù)水量情況進(jìn)行自由組合。從目前的趨勢看，工業(yè)廢水的處理及后續(xù)中水回用將是MBR在我國推廣應(yīng)用的主要方向[4,5]。

3 新型MBR技術(shù)處理電鍍廢水應(yīng)用中試裝置

3.1 污水來源及水質(zhì)情況

試驗用水來自該廠廢水處理站的出水池，是經(jīng)過前道化學(xué)和物化處理后的廢水，廢水的COD濃度波動較大。表1是大致的進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)。

表1 污水進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)

3.2 工藝路線

由試驗裝置流程圖1中廢水由提升泵輸送至中試裝置，在反應(yīng)池內(nèi)與高速循環(huán)的活性污泥混合液混合，通過活性污泥中微生物的生物活動過程，將廢水中的有機物、氮和其它污染轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)，達(dá)到廢水處理的目的。

圖1 試驗裝置流程圖

生化反應(yīng)后的泥水混合液經(jīng)膜池的膜過濾后，污泥被截留在系統(tǒng)內(nèi)，分離后的水由抽吸泵抽出排放。生化過程中產(chǎn)生的剩余污泥從系統(tǒng)中排出，經(jīng)濃縮、脫水后外運處置。

廢水生化反應(yīng)過程中所需的氧氣由生化鼓風(fēng)機提供，通過鋪設(shè)在反應(yīng)池底部的曝氣軟管曝氣，并由安裝在池內(nèi)的溶解氧測定儀，根據(jù)設(shè)定的DO控制值，通過PLC系統(tǒng)自動控制風(fēng)機的運行。

生化反應(yīng)后的混合液通過特殊的氣提裝置提升（圖2），并使混合液在反應(yīng)池內(nèi)形成高速循環(huán)流，使流入的廢水迅速擴散、混和，均衡系統(tǒng)內(nèi)的污泥負(fù)荷。氣提過程中形成的特殊水力形態(tài)可分割污泥絮體，增加污泥的總體活性，實現(xiàn)了低氧、高效的生化處理效果。

圖2 中試裝置平面示意圖

4 新型MBR中試試驗過程

4.1 裝置馴化啟動階段

現(xiàn)場中試工作于2015年7月底試驗裝置就位后開始，取附近污水廠濃縮污泥作為接種污泥，加水后進(jìn)行悶曝，待污泥活性初步恢復(fù)后，逐量加入廢水進(jìn)行污泥培養(yǎng)和馴化。

接種污泥悶曝后很快恢復(fù)活性，鏡檢發(fā)現(xiàn)有不少鐘蟲和盾纖蟲等原生動物和少量絲狀菌（球衣菌）。隨著污泥馴化過程的進(jìn)行，原生動物逐漸減少，直至基本消失，說明本廢水對微生物有明顯的抑制作用。

隨著污泥馴化的進(jìn)行，原生動物又逐漸出現(xiàn)，數(shù)量很少，主要是盾纖蟲、漫游蟲、草覆蟲等游動型纖毛類，污泥開始緩慢增長，反應(yīng)池的DO也開始下降，污泥中出現(xiàn)少量鐘蟲，說明污泥已初步適應(yīng)水質(zhì)。

4.2 裝置穩(wěn)定運行階段

在運行過程中，以水力停留時間（生化反應(yīng)時間）作為試驗工況，考察各試驗條件下的處理效果，并確定污泥負(fù)荷等主要工藝參數(shù)的控制范圍。

水力停留時間試驗在污泥活性基本正常時開始進(jìn)行，根據(jù)經(jīng)驗并參考先前實驗室的小試情況，將反應(yīng)池內(nèi)污泥濃度控制在7～8g/L范圍后，再分別進(jìn)行了12小時、16小時、20小時的試驗，來確定合適的控制范圍。12小時以下和20小時以上的水力停留時間也作了短時間的試驗。

5 試驗數(shù)據(jù)及分析

5.1 中試裝置CODcr數(shù)據(jù)及分析

5.1.1 裝置進(jìn)出水CODcr數(shù)據(jù)

處理效果數(shù)據(jù)表前4天的數(shù)據(jù)與后面的數(shù)據(jù)在日期上有斷開，是因為隔開這段時間夜間水量少、濃度很低，試驗的數(shù)據(jù)沒有代表性。因進(jìn)水濃度波動較大，每天對進(jìn)、出水取樣三次，將混合水樣外送檢測。試驗數(shù)據(jù)及效果詳見圖3：

圖3 CODcr去除效果圖

5.1.2 數(shù)據(jù)分析

從圖3的數(shù)據(jù)可知，新型MBR工藝對本廢水CODcr具有很好的處理效果，在運行穩(wěn)定期的處理效果可接近生化處理極限。

進(jìn)水濃度的波動也造成系統(tǒng)污泥負(fù)荷的較大波動，但出水水質(zhì)較穩(wěn)定，說明系統(tǒng)在啟動完成，長周期運行時抗有機負(fù)荷沖擊的能力很強，具有較好的運行穩(wěn)定性。

5.2 主要工藝參數(shù)

5.2.1 水力停留時間

在試驗期的進(jìn)水濃度范圍下，通常水力停留時間在14～18小時就有很好的處理效果（已接近生化處理極限），再延長水力停留時間，雖然出水COD不會明顯下降，但對水質(zhì)的穩(wěn)定性有利。

5.2.2 污泥濃度（MLSS）

污泥濃度控制在6～8g/L較合適，超過控制范圍，在短時間沒有明顯影響，時間長就會影響處理效果。

5.2.3 污泥產(chǎn)率和泥齡

運行試驗期間廢水的B/C有時會有較大的波動，所以用去除COD的污泥產(chǎn)生量來計算污泥產(chǎn)率。根據(jù)試驗裝置去除的COD平均濃度和剩余污泥排放量計算得污泥產(chǎn)率約為：0.26kgMLSS/kg.COD。試驗穩(wěn)定期內(nèi)每天的進(jìn)水濃度波動也造成泥齡有較大的波動，大多控制在25～35天范圍，平均約30天。

5.2.4 膜通量及運行穩(wěn)定性

試驗期間因MBR膜阻力上升，在線用藥劑清洗過一次。原因可能是進(jìn)水中有時會有較多化學(xué)混凝污泥進(jìn)入的影響，試驗裝置曾有較長時間的停運也可能是原因之一。

結(jié)語

本中試試驗裝置所采用的新型MBR工藝對經(jīng)化學(xué)和物化預(yù)處理后的電鍍廢水COD有很好的處理效果，處理后的水質(zhì)遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)，也可為廢水的回用處理創(chuàng)造有利條件。

本工藝的運行穩(wěn)定性和抗沖擊能力很好，相比普通生化處理裝置，占地面積可減少1/3以上，可滿足污水處理裝置擴建的占地要求。具有投資省、運行費用低、運行管理方便等特點，整個處理系統(tǒng)可根據(jù)運行要求，自動控制運行。

[1]樊耀波，王菊思.水與廢水利用中的膜生物反應(yīng)器技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué)，1995,16(5):79-81.

[2]顧國維，何義亮.膜生物反應(yīng)器在污水處理中的研究與應(yīng)用[M].北京化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3]許旅強，劉利杰．膜生物反應(yīng)器在生物處理中的研究進(jìn)展 [J]．廣州化工，2012，2(4)：16-17.

[4]楊洪玉.MBR技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用效果探討[J].技術(shù)與市場，2012,19（1）：53-55.

[5]陳彬，王海峰.膜生物反應(yīng)器的膜污染及其再生[J].工業(yè)水處理，2011,31（8）：16-19.