孟家興

（中煤科工集團杭州研究院有限公司，浙江 杭州 311201）

二十一世紀以來，隨著我國工業化進程的迅猛發展，電鍍行業引發的水環境污染問題也日趨嚴重。因此，加強對電鍍廢水的管控與治理是目前面臨的主要問題之一［1］。電鍍廢水含有多種重金屬 （如Ni2+、Cu2+等），氮磷含量也高，具有水質變化大、成分復雜、對環境危害性強的特性［2］。常規處理電鍍廢水的方法，主要有化學沉淀法、物化法、膜分離法和吸附法［3-5］等，雖有較好的處理效果，但主要針對重金屬、氰化物，而對有機物及氮元素的去除則難以達到出水標準。針對這一現狀，目前研究人員多采用經濟的生化處理工藝。

當前，電鍍行業逐漸加強了對有機物、氮和磷元素的去除管理。由于電鍍廢水含鹽率高、可生化性低等，單一的生化處理難以降解大分子有機物，無法實現出水的達標排放。許多電鍍企業采用生化-物化組合工藝對氮元素進行去除，但穩定性較差。因此，本研究在原有的物化-生化基礎上進行工藝改造（強化生化系統脫氮能力），經過小試實驗分析和中試試運行，最終確定生化系統采用AO-ABFT（曝氣生物流化床）組合工藝，以提高脫氮效果以及系統出水的穩定性。

1 電鍍廢水處理工藝

1.1 工藝概況

本研究的原工藝狀況：處理水量為80 ～100m3／d，要求系統運行一天的時間為8～16 h。原水經混合后依次經物化、生化處理后流入城市污水處理廠，其中的沉淀池出水部分回流至生化池前端，進一步強化脫氮效果。具體流程如圖1。

圖1 原工藝流程圖

1.2 存在問題

該工程的廢水取自某企業電鍍廢水，廢水水質、工藝進出水的水質及排放標準見表1。由表1可知，電鍍廢水主要污染指標有CODCr、TP、ρ（Ni2+）、NH3-N及TN等。原水經前端的兩級物化處理后，TP、ρ（Ni2+）分別實現了99.58%、99.80%的去除率，基本達到排放標準。生化處理后，COD、TP和ρ（Ni2+）都已實現達標排放，但對氮類元素物質的去除結果不理想，且TN多以NH3-N的形式存在（NH3-N約占81.77%），因此考慮借助物化技術強化對NH3-N的降解。NaClO氧化氨氮時具有去除效率高、速度快的特點，故本工藝采用NaClO去除氨氮［6］，但經長期的工藝運行后仍存在問題。

表1 原工藝的進、出水水質指標 mg／L

理論上，NaClO氧化1 g NH3-N需要7.6 g的有效氯，但胡小兵等［7］實驗證明，只有實際投加量遠大于理論計算值時，才能有效保證NH3-N的去除率，這在一定程度上加重了經濟損耗。另外，NaClO加藥間未配置在線監測儀器，僅依靠人工經驗進行藥量的投加，難以保證藥劑添加量的準確性。一旦加藥量在誤差范圍外，將導致出水NH3-N不穩定，并存有超標的可能。此外，NaClO超量投加易產生的Cl-，可能會使COD在測量時因屏蔽劑不足出現測量誤差，或者殘留的Cl-在回流時對活性污泥產生副作用。因此，在原工藝的基礎上對生化系統進行提標改造，以實現出水的穩定達標。

2 工藝調試及運行效果

2.1 工藝調試

基于以上工藝問題和難以實現出水穩定排放的現狀，新工藝在改造前已進行了小試實驗和中試研究，最終確定采用AO-ABFT組合工藝。須注意的是，本研究中前端物化工藝保持不變。新工藝ABFT以固定在生物載體上的高效微生物，實現NH3-N的高效轉化，尤其是與AO工藝組合時，兼顧了活性污泥法、生物膜法和固定化微生物技術的優點。此外，該工藝段具有運行管理方便、操作簡單特點，因此在水處理領域被廣泛應用［8-10］。改造后的具體工藝流程見圖2。

圖2 現工藝流程圖（新工藝）

調試周期為1個月，技術改造期間保證DO充足，維持在4～6mg／L。改造后已試運行1個月，出水水質基本穩定。其中，COD、TP、ρ（Ni2+）、NH3-N和TN 的 質 量 濃 度 分 別 為 18、0.7、0.037、0.512和17.2mg／L。

2.2 運行效果

2.2.1 NH3-N的處理效果

圖3為AO-ABFT組合工藝對某企業電鍍廢水中NH3-N的處理效果。

圖3 組合工藝出水中NH3-N濃度變化及去除率

該工藝調節池進水中NH3-N的質量濃度175.0～230.0mg／L范圍內，因進水時段各車間排放廢水不同使得NH3-N質量濃度不穩定。經AO處理后，NH3-N質量濃度為110.0mg／L左右，占TN質量濃度的41%；而在運行后期，AO單元出水中NH3-N也呈現下降趨勢，最終經過ABFT工藝處理后出水中NH3-N質量濃度小于6.0mg／L，運行后期質量濃度甚至降低到0.2～1.0mg／L，去除率高達97%～99%。隨著組合工藝運行數據看，表明硝化細菌的活性增強，系統運行趨于穩定（較原有生化系統穩定性增強了），使得其在后續出水中NH3-N去除率增高［11］。

2.2.2 TN的去除效果

組合工藝對電鍍廢水中TN的去除效果由圖4所示。工藝運行期間，經前端處理后調節池進水TN的質量濃度在300mg／L左右，經AO處理后，TN質量濃度在150～220mg／L范圍內波動，極不穩定。該企業中AO生化處理對TN的去除效果較差，雖有所降低，但僅依靠AO系統進行脫氮處理時，TN含量遠大于排放限值標準。AO生化出水經ABFT處理后，出水中TN平均質量濃度在20.42mg／L，基本低于污水廠進口處限值的30.00mg／L，達到排放標準；再者，部分出水經回流管道再次回流至AO進水口中，進一步強化脫氮效率。就運行數據來看，ABFT技術對末端TN的處理有明顯的優勢，整體而言，TN去除率可達90%以上，最高去除率可實現96.5%的去除率，試運行的1個月期間，達標率為100%。

圖4 組合工藝出水中TN質量濃度變化及去除率

ABFT去除效率較高的原因在于ABFT工藝依靠生物酶與載體的固定化技術，創造適合硝化細菌生長繁殖的環境，提高硝化和反硝化速度，同時還可以使反硝化細菌有較高的活性，從而顯著提高處理效率和污水脫氮效果［12］。

綜上所述，原有工藝的基礎上進行的技術改造，經過1個月的調試和試運行后，出水已成功實現穩定達標。AO-ABFT組合工藝對企業電鍍廢水中氮元素污染物有著良好的處理效果。

3 結論

針對原有工藝存在問題，提出AO-ABFT組合工藝的技術改造。改造后的工藝可以有效去除電鍍廢水中的氮類污染物，工藝運行數據表明：

1）NH3-N 和TN 排放質量濃度低于20和30mg／L，現已連續穩定運行1個月，出水水質達標率為100%。

2）ABFT工藝技術成熟，調控及運行的操作簡單便捷，無需配置過多人員，降低了投資費用和運行費用，易于管理，適用于不同規模的電鍍生產企業。同時，也為電鍍廢水的處理提供了工程經驗和設計依據，進一步實現電鍍廢水持續性的穩定達標排放。