電鍍廢水AO-ABFT技術(shù)改造工程實(shí)例

孟家興

（中煤科工集團(tuán)杭州研究院有限公司，浙江 杭州 311201）

二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的迅猛發(fā)展，電鍍行業(yè)引發(fā)的水環(huán)境污染問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。因此，加強(qiáng)對(duì)電鍍廢水的管控與治理是目前面臨的主要問(wèn)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(zhì)變化大、成分復(fù)雜、對(duì)環(huán)境危害性強(qiáng)的特性［2］。常規(guī)處理電鍍廢水的方法，主要有化學(xué)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(duì)重金屬、氰化物，而對(duì)有機(jī)物及氮元素的去除則難以達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)這一現(xiàn)狀，目前研究人員多采用經(jīng)濟(jì)的生化處理工藝。

當(dāng)前，電鍍行業(yè)逐漸加強(qiáng)了對(duì)有機(jī)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(jī)物，無(wú)法實(shí)現(xiàn)出水的達(dá)標(biāo)排放。許多電鍍企業(yè)采用生化-物化組合工藝對(duì)氮元素進(jìn)行去除，但穩(wěn)定性較差。因此，本研究在原有的物化-生化基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝改造（強(qiáng)化生化系統(tǒng)脫氮能力），經(jīng)過(guò)小試實(shí)驗(yàn)分析和中試試運(yùn)行，最終確定生化系統(tǒng)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(tǒng)出水的穩(wěn)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(tǒng)運(yùn)行一天的時(shí)間為8～16 h。原水經(jīng)混合后依次經(jīng)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(jìn)一步強(qiáng)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(wèn)題

該工程的廢水取自某企業(yè)電鍍廢水，廢水水質(zhì)、工藝進(jìn)出水的水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。由表1可知，電鍍廢水主要污染指標(biāo)有CODCr、TP、ρ（Ni2+）、NH3-N及TN等。原水經(jīng)前端的兩級(jí)物化處理后，TP、ρ（Ni2+）分別實(shí)現(xiàn)了99.58%、99.80%的去除率，基本達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。生化處理后，COD、TP和ρ（Ni2+）都已實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，但對(duì)氮類元素物質(zhì)的去除結(jié)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(shù)強(qiáng)化對(duì)NH3-N的降解。NaClO氧化氨氮時(shí)具有去除效率高、速度快的特點(diǎn)，故本工藝采用NaClO去除氨氮［6］，但經(jīng)長(zhǎng)期的工藝運(yùn)行后仍存在問(wèn)題。

表1 原工藝的進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo) 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(shí)驗(yàn)證明，只有實(shí)際投加量遠(yuǎn)大于理論計(jì)算值時(shí)，才能有效保證NH3-N的去除率，這在一定程度上加重了經(jīng)濟(jì)損耗。另外，NaClO加藥間未配置在線監(jiān)測(cè)儀器，僅依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行藥量的投加，難以保證藥劑添加量的準(zhǔn)確性。一旦加藥量在誤差范圍外，將導(dǎo)致出水NH3-N不穩(wěn)定，并存有超標(biāo)的可能。此外，NaClO超量投加易產(chǎn)生的Cl-，可能會(huì)使COD在測(cè)量時(shí)因屏蔽劑不足出現(xiàn)測(cè)量誤差，或者殘留的Cl-在回流時(shí)對(duì)活性污泥產(chǎn)生副作用。因此，在原工藝的基礎(chǔ)上對(duì)生化系統(tǒng)進(jìn)行提標(biāo)改造，以實(shí)現(xiàn)出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2 工藝調(diào)試及運(yùn)行效果

2.1 工藝調(diào)試

基于以上工藝問(wèn)題和難以實(shí)現(xiàn)出水穩(wěn)定排放的現(xiàn)狀，新工藝在改造前已進(jìn)行了小試實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)NH3-N的高效轉(zhuǎn)化，尤其是與AO工藝組合時(shí)，兼顧了活性污泥法、生物膜法和固定化微生物技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。此外，該工藝段具有運(yùn)行管理方便、操作簡(jiǎn)單特點(diǎn)，因此在水處理領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用［8-10］。改造后的具體工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 現(xiàn)工藝流程圖（新工藝）

調(diào)試周期為1個(gè)月，技術(shù)改造期間保證DO充足，維持在4～6mg／L。改造后已試運(yùn)行1個(gè)月，出水水質(zhì)基本穩(wěn)定。其中，COD、TP、ρ（Ni2+）、NH3-N和TN 的 質(zhì) 量 濃 度 分 別 為 18、0.7、0.037、0.512和17.2mg／L。

2.2 運(yùn)行效果

2.2.1 NH3-N的處理效果

圖3為AO-ABFT組合工藝對(duì)某企業(yè)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(diào)節(jié)池進(jìn)水中NH3-N的質(zhì)量濃度175.0～230.0mg／L范圍內(nèi)，因進(jìn)水時(shí)段各車(chē)間排放廢水不同使得NH3-N質(zhì)量濃度不穩(wěn)定。經(jīng)AO處理后，NH3-N質(zhì)量濃度為110.0mg／L左右，占TN質(zhì)量濃度的41%；而在運(yùn)行后期，AO單元出水中NH3-N也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，最終經(jīng)過(guò)ABFT工藝處理后出水中NH3-N質(zhì)量濃度小于6.0mg／L，運(yùn)行后期質(zhì)量濃度甚至降低到0.2～1.0mg／L，去除率高達(dá)97%～99%。隨著組合工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)看，表明硝化細(xì)菌的活性增強(qiáng)，系統(tǒng)運(yùn)行趨于穩(wěn)定（較原有生化系統(tǒng)穩(wěn)定性增強(qiáng)了），使得其在后續(xù)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(duì)電鍍廢水中TN的去除效果由圖4所示。工藝運(yùn)行期間，經(jīng)前端處理后調(diào)節(jié)池進(jìn)水TN的質(zhì)量濃度在300mg／L左右，經(jīng)AO處理后，TN質(zhì)量濃度在150～220mg／L范圍內(nèi)波動(dòng)，極不穩(wěn)定。該企業(yè)中AO生化處理對(duì)TN的去除效果較差，雖有所降低，但僅依靠AO系統(tǒng)進(jìn)行脫氮處理時(shí)，TN含量遠(yuǎn)大于排放限值標(biāo)準(zhǔn)。AO生化出水經(jīng)ABFT處理后，出水中TN平均質(zhì)量濃度在20.42mg／L，基本低于污水廠進(jìn)口處限值的30.00mg／L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；再者，部分出水經(jīng)回流管道再次回流至AO進(jìn)水口中，進(jìn)一步強(qiáng)化脫氮效率。就運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)看，ABFT技術(shù)對(duì)末端TN的處理有明顯的優(yōu)勢(shì)，整體而言，TN去除率可達(dá)90%以上，最高去除率可實(shí)現(xiàn)96.5%的去除率，試運(yùn)行的1個(gè)月期間，達(dá)標(biāo)率為100%。

圖4 組合工藝出水中TN質(zhì)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(shù)，創(chuàng)造適合硝化細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖的環(huán)境，提高硝化和反硝化速度，同時(shí)還可以使反硝化細(xì)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(chǔ)上進(jìn)行的技術(shù)改造，經(jīng)過(guò)1個(gè)月的調(diào)試和試運(yùn)行后，出水已成功實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。AO-ABFT組合工藝對(duì)企業(yè)電鍍廢水中氮元素污染物有著良好的處理效果。

3 結(jié)論

針對(duì)原有工藝存在問(wèn)題，提出AO-ABFT組合工藝的技術(shù)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(yùn)行數(shù)據(jù)表明：

1）NH3-N 和TN 排放質(zhì)量濃度低于20和30mg／L，現(xiàn)已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行1個(gè)月，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為100%。

2）ABFT工藝技術(shù)成熟，調(diào)控及運(yùn)行的操作簡(jiǎn)單便捷，無(wú)需配置過(guò)多人員，降低了投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，易于管理，適用于不同規(guī)模的電鍍生產(chǎn)企業(yè)。同時(shí)，也為電鍍廢水的處理提供了工程經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電鍍廢水持續(xù)性的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。