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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(wú)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(shuō)明
   根據(jù)本工業(yè)園區(qū)的實(shí)際情況，針對(duì)目前常見(jiàn)的電鍍廢水生化處理工藝（執(zhí)行表2排放）存在的一些問(wèn)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(méi)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(guò)濾，采取立昇浸入式膜過(guò)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(guò)濾效率。在運(yùn)行過(guò)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(guò)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(guò)膜的抽吸來(lái)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)，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(guò)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?gòu)U水深度處理中應(yīng)用的將更加深入和廣泛。