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MBR膜工藝在電鍍廢水生化處理中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間： 2019-12-09

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       在廣東四會(huì)市某工業(yè)園電鍍廢水分類收集、分質(zhì)物化預(yù)處理后重金屬都達(dá)標(biāo)的前提下，將MBR膜用于電鍍廢水深度生化處理，應(yīng)用“A2/O+MBR膜”工藝，設(shè)計(jì)合適的停留時(shí)間、曝氣量和回流比，投加必要的營(yíng)養(yǎng)鹽和營(yíng)養(yǎng)物（補(bǔ)充碳源），MBR膜的產(chǎn)水CODcr、氨氮、總氮、磷等均能夠達(dá)到當(dāng)?shù)氐碾婂儚U水排放要求，為MBR膜工藝在電鍍廢水深度處理升級(jí)改造工程中的應(yīng)用提供了成功的范例。
       一. 引言
   廣東省四會(huì)市某電鍍工業(yè)園的建成有10年以上，并配套建有電鍍廢水處理公司，集中處理電鍍園區(qū)內(nèi)的所有企業(yè)產(chǎn)生的電鍍廢水，日處理廢水量在1200-1500噸之間。根據(jù)相關(guān)要求，本工業(yè)園區(qū)將電鍍廢水分為含鎳廢水、含鉻廢水、含氰廢水、前處理廢水、混排廢水、綜合廢水等六大類。經(jīng)多次建設(shè)和升級(jí)改造，已建成廢水分類收集和分質(zhì)預(yù)處理，且各項(xiàng)重金屬均可達(dá)到相關(guān)排放要求。
   根據(jù)廣東省環(huán)保廳粵環(huán)〔2014〕25號(hào)所規(guī)定的《電鍍水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB44/1597-2015），要求電鍍廢水的非重金屬指標(biāo)也需達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，因此于2015年投資建成新的生化處理設(shè)施，對(duì)電鍍廢水預(yù)處理后進(jìn)行深度生化處理，采用“A2/O+MBR膜”工藝，出水水質(zhì)保證CODcr、氨氮、總氮、總磷等能夠達(dá)到當(dāng)前最新的電鍍廢水排放要求。
       二. 工程概況
       2.1 設(shè)計(jì)條件
   本新建電鍍廢水生化處理設(shè)施，總設(shè)計(jì)廢水處理規(guī)模為1500m3/d，每天運(yùn)行24小時(shí)，實(shí)際設(shè)計(jì)按75m3/h（按20h計(jì)）。根據(jù)對(duì)本電鍍園區(qū)的預(yù)處理出水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)及本地區(qū)（非珠三角區(qū)）的排放要求如下（單位：mg/L，pH為無量綱）。
   根據(jù)現(xiàn)有的電鍍廢水處理情況，原有的處理設(shè)施已能夠確保各重金屬指標(biāo)、懸浮物、pH值、石油類等達(dá)標(biāo)，故新建項(xiàng)目只是對(duì)廢水的CODcr、氨氮、總氮等進(jìn)行處理，處理后要達(dá)到廣東省《電鍍水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB44/1597-2015）表2中（非珠三角區(qū)）的相關(guān)排放要求。
       2.2 處理工藝及說明
   根據(jù)本工業(yè)園區(qū)的實(shí)際情況，針對(duì)目前常見的電鍍廢水生化處理工藝（執(zhí)行表2排放）存在的一些問題，制定出本項(xiàng)目的工藝路張。采用浸入式膜處理系統(tǒng)（MBR）作為電鍍廢水深度處理的核心工藝單元，生化處理工藝流程。
   原電鍍廢水預(yù)處后收集池→泵→厭氧（UASB）→缺氧→多級(jí)活性污泥→MBR膜→泵→清水池→達(dá)標(biāo)排放
   所有生化處理池采用地上鋼筋混凝土池，MBR膜采用合資品牌產(chǎn)品，廢水管道采用UPVC管，風(fēng)機(jī)管道采用鍍鋅管，MBR膜單元采用自動(dòng)化運(yùn)行，生化剩余污泥與物化污泥一并處理。
       2.3 MBR膜及優(yōu)點(diǎn)
   電鍍廢水深度生化處理采用浸沒式超濾膜，也叫膜生物反應(yīng)器（MBR），其運(yùn)行條件為浸入式外壓膜，利用離心泵進(jìn)行負(fù)壓抽吸過濾，采取立昇浸入式膜過濾精度高達(dá)0.02μm，對(duì)水中CODcr、細(xì)菌、膠體等大顆粒等有機(jī)物有較高的去除率，出水濁度達(dá)到1NTU以下，出水水質(zhì)穩(wěn)定性好。
   MBR膜運(yùn)行方式為間歇運(yùn)行，采取連續(xù)曝氣方式，空氣被引進(jìn)超濾膜箱的底部，上升的空氣擦洗并清潔超濾膜纖維的外表面，延緩超濾膜的污染，提高過濾效率。在運(yùn)行過程中，膠體污泥物質(zhì)會(huì)逐漸積累在膜纖維的外表面，定期設(shè)置在線化學(xué)清洗，可清洗去除膜纖維外表面附著的污泥等固形污染物。并且每年設(shè)置2~3次利用節(jié)假日水量較小時(shí)在線化學(xué)清洗，徹底清洗膜組件，保證超濾系統(tǒng)的通量。使出水水質(zhì)達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)。
MBR膜具有以下優(yōu)點(diǎn)：
     （1）占地面積小，節(jié)省空間：采用MBR工藝，可以大大提升活性污泥池的污泥濃度（生物菌群量），另不需要二沉池，所以可以大幅度地節(jié)約占地面積。
     （2）出水水質(zhì)穩(wěn)定、透明度高：MBR膜能夠截留幾乎所有的微生物，尤其是針對(duì)難以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系統(tǒng)內(nèi)的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過程大大縮短，處理的深度和系統(tǒng)抗沖擊的能力得以加強(qiáng)，出水水質(zhì)非常穩(wěn)定。
     （3）運(yùn)行管理方便、維護(hù)簡(jiǎn)單：傳統(tǒng)的好氧活性污泥處理工藝，在高污泥負(fù)荷的情況運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行、出水不達(dá)標(biāo)。而MBR工藝是用通過膜的抽吸來進(jìn)行泥水分離，因此，污泥膨脹對(duì)于MBR出水的影響遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)工藝，因此運(yùn)行管理非常方便。自動(dòng)化程度高，維護(hù)簡(jiǎn)單。
     （4）泥齡長(zhǎng)：膜分離使廢水中的大分子難降解成分，在體積有限的生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，大大提高了難降解有機(jī)物的降解效率。反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長(zhǎng)泥齡下運(yùn)行，只有很少量的剩余污泥排放。由于泥齡長(zhǎng)，更加適合世代時(shí)間長(zhǎng)的微生物生長(zhǎng)，有利于去除廢水中難講解的有機(jī)物質(zhì)。
     （5）動(dòng)力消耗低：中空纖維膜所需的吸引壓力僅為－0.1～－0.4公斤/cm2左右，動(dòng)力消耗低，一般不需要污泥回流。
     （6）抗沖擊性強(qiáng)：當(dāng)進(jìn)水水量短時(shí)間內(nèi)有較大變化時(shí)，可以考慮短時(shí)間加大膜的通過流量以達(dá)到緩解沖擊的目的。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)變化時(shí)，由于有較高的污泥濃度，在一定范圍內(nèi)也可以達(dá)到緩解沖擊的目的。
       三. 電鍍廢水生化調(diào)試與效果
       3.1 主要調(diào)試要點(diǎn)
   pH和處理水量：由于電鍍工業(yè)園區(qū)已有廢水分類收集、分質(zhì)預(yù)處理，且是24小時(shí)連續(xù)處理，物化預(yù)處理總出水pH值可控制在7.0~8.5之間，重金屬已處理完全達(dá)標(biāo)，滿足進(jìn)入生化系統(tǒng)的要求。生化系統(tǒng)前設(shè)置了中繼收集池，容積有300m3，可確保進(jìn)入生化處理系統(tǒng)的pH值和水質(zhì)水量相對(duì)穩(wěn)定，為生化處理打下了良好的基礎(chǔ)。
   曝氣量：考慮到電鍍廢水中的CODcr和BOD5都較低，且BOD/COD＜0.3或更低，總氮、氨氮又較高，為了提高可生化性及去除總氮、氨氮的需要又要另外投加充分的營(yíng)養(yǎng)物（包括營(yíng)養(yǎng)鹽），好氧池的曝氣量設(shè)置氣水比約15-25：1，可保證去除有機(jī)物和硝化的需要。風(fēng)機(jī)采用變頻器，好氧池出水溶解氧值維持在2-4mg/L之間。
   回流比：本生化系統(tǒng)MBR膜池污泥回流比按300%配置回流泵，好氧池內(nèi)循環(huán)回流比按300%配置回流泵，總回流比達(dá)到600%。回流量控制分配厭氧：缺氧：好氧=1：3：6。一者確保污泥充分回流到活性污泥池保證菌群濃度（污泥濃度）；二者通過好氧池回流到缺氧池保證缺氧池內(nèi)的溶解氧在0.2-0.5mg/L之間；三者一少部分增量污泥返回到厭氧池內(nèi)消化掉，減少外排污泥量；四者內(nèi)循環(huán)將硝酸根和亞硝酸根回流到缺氧池發(fā)生反硝化反應(yīng)以脫氮。
   水中的堿度：除去水中的氨氮，要檢測(cè)水中的堿度，確保與氨氮發(fā)生反應(yīng)有充足的碳源（堿度），發(fā)生的亞硝化與硝化反應(yīng)。廢水中本存在一部分無機(jī)碳酸根，一部分有機(jī)物分解產(chǎn) 生CO32-和HCO3-提供堿度，當(dāng)氨氮較高時(shí)還要另投加蘇打（Na2CO3）或小蘇打（NaHCO3）以提高堿度。
   營(yíng)養(yǎng)物：生物法去除氨氮是在指廢水中的氨氮在各種微生物的作用下，通過硝化和反硝化等一系列反應(yīng)，最終形成氮?dú)猓瑥亩_(dá)到去除氨氮的目的。硝化反應(yīng)是在好氧條件下通過好氧硝化菌的作用將廢水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝酸鹽。在缺氧條件下，利用反硝化菌（脫氮菌）將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮?dú)舛鴱膹U水中逸出。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物（碳源），因電鍍廢水中有機(jī)物較低而總氮又較高，此時(shí)需要投加有機(jī)碳源，確保BOD：TN在4：1以上（或一般認(rèn)為COD/TN至少為9）。
   污泥的外排：MBR膜工藝采取大量的回流污泥以提高好氧池的活性污泥濃度，少部分回流到厭氧池分解除去，因此外排剩余污泥量很少。因也含有少量重金屬和磷等，外排污泥可混入物化污泥一并脫水壓干處理。
       3.2 工程運(yùn)行參數(shù)
   工程建設(shè)主要是生化土建池的施工期約3個(gè)月，安裝1個(gè)月，調(diào)試4-6個(gè)月（生化調(diào)試時(shí)間較長(zhǎng)）。噸水處理成本：電費(fèi)在0.6元/噸左右，藥劑費(fèi)（主要是MBR膜清洗）平均不到0.1元/噸，營(yíng)養(yǎng)物投加小蘇打、白糖、面粉（甲醇更好）綜合成本約1.2-1.5元/噸廢水。實(shí)際運(yùn)行也常引入每天150m3生活廢水（工業(yè)園內(nèi)）。運(yùn)行三班配值，每班1個(gè)人值班即可。MBR膜前兩年每半年清洗一次膜，兩年后基本每季度清洗一次即可。洗膜用草酸和次氯酸鈉浸泡清洗。
       3.3 工藝處理效果
   本工程項(xiàng)目建設(shè)完成后，經(jīng)5個(gè)多月的調(diào)試達(dá)標(biāo)，已正常運(yùn)行3年多。實(shí)際處理水量在1200-1500m3/d之間。廢水處理主體設(shè)施對(duì)污染物的去除效果良好，MBR膜產(chǎn)水的CODcr在25-60mg/L之間、氨氮在0-3mg/L之間、總氮在8-15mg/L之間，磷酸根≤1mg/L，處理后均達(dá)到或明顯示優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)。
MBR膜以其具備眾多的優(yōu)點(diǎn)，近年來，在多種類型的廢水處理方面都取得了突破性進(jìn)展。本工程項(xiàng)目通過采用MBR膜工藝取得了良好的處理效果，為MBR膜工藝在電鍍廢水處理中的應(yīng)用提供了成功的范例，隨著“綠水青山，就是金山銀山”以及更嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的提出，相信MBR膜工藝在重屬廢水深度處理中應(yīng)用的將更加深入和廣泛。