MBR處理電鍍廢水的工藝研究

1、膜生物反應(yīng)器處理電鍍廢水的工藝研究江南大學(xué)2010年6月21日目 錄1、概述22、實驗部分22.1 實驗裝置22.2 運行條件32.3 測試項目及方法33、實驗結(jié)果與分析33.1 MBR中污泥濃度的變化情況33.2 MBR對COD的去除情況33.3 MBR對NH4+-N的去除情況43.4 MBR對總磷的去除情況53.5 MBR對金屬離子的去除情況64、結(jié)論6附表71、概述電鍍行業(yè)是當(dāng)今全球三大污染工業(yè)之一，電鍍廢水中含有重金屬離子或氰化物等，有些屬于致癌、致畸、致突變的劇毒物質(zhì)，對人類健康危害極大，需認真加以治理。電鍍廢水的常規(guī)處理技術(shù)主要有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、離子交換法、電解法等。同時，

2、近年來生物法、鐵氧體法、膜分離技術(shù)、溶劑萃取法、吸附法等新技術(shù)也得到了越來越多的研究和應(yīng)用。鑒于化學(xué)法和物化法一般只適用于重金屬離子濃度較高的情況，一些學(xué)者開始將注意力轉(zhuǎn)向利用生物處理技術(shù)來處理低濃度重金屬離子廢水，并取得了一定的成果。膜生物反應(yīng)器(Membrane Bio-reactor, MBR)是由生物處理系統(tǒng)和膜分離組合而成的一種新型高效的廢水處理與資源化工藝。這種工藝具有許多優(yōu)點，如能高效地進行固液分離，得到可以直接回用的穩(wěn)定出水；可在生物反應(yīng)池內(nèi)維持高濃度的微生物量，提高處理裝置的容積負荷，因而可以縮小反應(yīng)器體積，節(jié)省占地面積；剩余污泥產(chǎn)量低，運行管理簡單等。近幾年膜生物反應(yīng)器技術(shù)

3、迅速發(fā)展，已應(yīng)用于各種廢水處理，包括難降解工業(yè)廢水的處理。本文中采用MBR處理電鍍廢水，通過測定COD、NH4+-N、總磷（TP）、總氮（TN）、硝氮（NO3-N）等指標(biāo)來評價其處理效果，據(jù)此，考察MBR工藝處理帶濃度廢水的可行性。2、實驗部分2.1 實驗裝置實驗裝置如圖1 所示，為一體式MBR。膜組件為天津膜天膜工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜，膜孔徑為0.2 m，纖維內(nèi)徑為0.65 mm，外徑為1.0 mm，膜面積為2 m2。反應(yīng)器主體為矩形有機玻璃容器制成，截面積為0.30 m×0.50 m×0.70 m，有效容積為80 L。整個反應(yīng)器為全自動控

4、制，反應(yīng)器內(nèi)的水位由液位器控制，生物反應(yīng)器內(nèi)經(jīng)過生物處理的污水負壓抽吸至中空纖維膜內(nèi)，由出水管排出。圖1 MBR實驗裝置1進水桶；2進水泵；3反應(yīng)器自動控制柜；4生物反應(yīng)器；5曝氣泵；6微孔曝氣管；7出水泵；8出水；9液位器；10中空纖維膜2.2 MBR的運行條件實驗所用污泥為江蘇省無錫市蘆村污水處理廠的剩余污泥，水力停留時間為1216 h，試驗期間不排泥，水中溶解氧維持在23 mg/L，系統(tǒng)運行采用恒通量操作模式，通量為2.53.0 L/(m2·h)(本文中除特殊說明外，所指通量均為瞬時通量)。當(dāng)通量小于該范圍時，則應(yīng)清洗膜組件。定期檢測進出水的COD、NH4+-N等污染物指標(biāo)。2

5、.3 測試項目及方法COD、氨氮、總磷、MLVSS、MLSS及pH等均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定。金屬離子濃度采用原子吸收法。3、實驗結(jié)果與分析3.1 MBR中污泥濃度的變化在MBR運行的前一個星期，由于pH值控制不當(dāng)(運行的前8 d，反應(yīng)器中pH值在56)，不適于微生物生長及新陳代謝活動，導(dǎo)致反應(yīng)器中活性污泥濃度急劇下降，后經(jīng)過調(diào)整并穩(wěn)定pH值，污泥濃度恢復(fù)到3 g/L左右，并保持穩(wěn)定。3.2 MBR對COD的去除情況電鍍廠的高COD廢水主要來源于前處理除蠟、化學(xué)除油、電解除油的漂洗水和廢液，而影響前處理漂洗水和廢液COD含量的主要因素有：(1)漂洗水和廢液中被皂化、乳化或懸浮于液面的油污、蠟油，

6、以及沉淀于槽底的蠟垢；(2)除蠟水、化學(xué)除油粉、電解除油粉中的表面活性劑、有機緩蝕劑和有機配位劑。圖2 MBR中污泥濃度的變化情況圖3為系統(tǒng)中COD變化情況及COD的去除效果。從圖中可以看出，系統(tǒng)對COD的去除率在前8 d較低，第8 d時僅為70%，但出水中COD濃度仍在100 mg/L以下，調(diào)整系統(tǒng)pH值后，去除率逐步上升到90%，出水COD濃度穩(wěn)定在50 mg/L以下?？梢?，膜對系統(tǒng)的穩(wěn)定出水起到了重要作用，彌補了生物反應(yīng)池處理性能的不穩(wěn)定，提高了系統(tǒng)的整體抗沖擊負荷能力，使COD去除率保持在較高水平。圖3 MBR對COD的去除情況3.3 MBR對NH4+-N的去除情況圖4為MBR對NH4

7、+-N的去除效果，可以看到，前九天，氨氮幾乎沒有去除，從第十天開始，NH4+-N的去除率開始上升，出水中氨氮在5 mg/L以下。這是由于參與硝化過程的微生物主要為硝化細菌，硝化細菌的世代時間較長，因此需要比較長的污泥齡，而膜的截留作用，使得污泥停留時間很長，有利于世代生長周期較長的硝化菌的生長、富集。圖4 MBR對NH4+-N的去除情況3.4 MBR對總磷的去除效果圖5給出了MBR對磷的去除情況。結(jié)果表明，MBR的除磷效果不明顯。由生物除磷機理可知，生物除磷需要缺（厭）氧、好氧交替的環(huán)境。原則上，MBR工藝為好氧環(huán)境，不能夠使菌膠團形成表面好氧、內(nèi)部缺氧甚至厭氧的微環(huán)境，即使在MBR中污泥濃度

8、較高的情況下，提供的缺（厭）氧環(huán)境也不夠充分，導(dǎo)致厭氧菌難以生長。MBR中磷的去除尚需依賴化學(xué)除磷或適當(dāng)排泥實現(xiàn)。圖5 MBR對總磷的去除情況3.5 MBR對金屬離子的去除情況表1是MBR對金屬離子去除的情況。MBR對金屬離子有一定的去除率，但不同金屬離子，去除率存在差異，總體情況不甚良好，也難以長期維系較高的去除率。MBR對金屬離子的去除是利用污泥中微生物及污泥本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性吸附并去除廢水中的金屬離子，或利用細菌在生長過程中釋放的胞外蛋白，使溶液中可溶性的重金屬離子轉(zhuǎn)化為沉淀物而去除。由于MBR系統(tǒng)排泥較少，其去除效果難以提高。表1 MBR對金屬離子的去除情況4、結(jié)論(1)MBR對

9、COD、NH4+-N的去除效率高，出水COD在50 mg/L以下，出水氨氮在5 mg/L以下，達到了GB21900-2008中表3的要求。(2)固液分離效果好。MBR完全依靠膜組件的截留作用，實現(xiàn)泥水分離的目的。膜組件的孔徑很小，可將全部的懸浮物和污泥截留下來，出水的懸浮物濃度為0 mg/L。(3)MBR中，水力停留時間與污泥停留時間是完全分開的，這樣就可以使生長緩慢、世代時間較長的微生物也能在反應(yīng)器中生存下來，保證了膜生物反應(yīng)器除具有降解去除有機物的作用外，還具有良好的硝化作用。(4)由于反應(yīng)器中污泥負荷低，使得剩余污泥的產(chǎn)生量少，這就大大降低了污泥處置困難的問題，節(jié)省了污泥處理的費用。(5)抗沖擊負荷能力強，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定。附表：GB21900-2008 表3序號污染物項目排放限值1總鉻（mg/L）1.02六價鉻(mg/L)0.23總鎳（mg/L）0.54總鎘（mg/L）0.055總銀（mg/L）0.36總鉛（mg/L）0.27總汞（mg/L）0.018總銅（mg/L）0.59總鋅（mg/L