生物強(qiáng)化技術(shù)在電鍍廢水處理中的應(yīng)用案例分析

尹成彬，關(guān) 勇

(普羅生物技術(shù)(上海)有限公司，上海 201206)

電鍍行業(yè)作為世界三大污染工業(yè)之一，生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣始終是困擾行業(yè)發(fā)展的難題。我國(guó)的電鍍產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)存在的問(wèn)題是：布局混亂；管理體系不完善；生產(chǎn)水平低；環(huán)境污染嚴(yán)重等[1]。電鍍廢水的主要來(lái)源為：鍍件清洗廢水；電鍍廢液；其他廢水，包括沖刷車間、刷洗地板，以及鍍槽滲漏或操作管理不當(dāng)造成的跑、冒、滴、漏的各種槽液和排水[2]。

電鍍廢水成分復(fù)雜，主要的污染物有重金屬、氰化物、有機(jī)物、鹽、氮和磷等。因其含有高濃度且成分復(fù)雜的難降解有機(jī)物，低 C/N 和已成為電鍍行業(yè)電鍍有機(jī)廢水生物處理的瓶頸問(wèn)題[3]。電鍍工業(yè)園區(qū)廢水處理站針對(duì)水質(zhì)特性，進(jìn)行分流而治：通常采用物化法去除重金屬和氰化物，而對(duì)于有機(jī)污染物(COD)、磷(P)和氮(N)則采用更加節(jié)省成本的活性污泥方法進(jìn)行處理[4]。然而在電鍍園區(qū)污水處理站實(shí)際處理廢水過(guò)程中存在著：來(lái)水水質(zhì)和水量波動(dòng)、難以完全分質(zhì)分流、前端物化對(duì)絡(luò)合態(tài)重金屬去除不徹底等問(wèn)題，使得后端生化系統(tǒng)受到不同程度上的沖擊及影響，造成低濃度重金屬進(jìn)入生物處理系統(tǒng)[5]。這些因素共同造成生化系統(tǒng)對(duì)氨氮及COD指標(biāo)去除效能下降。因此，生物強(qiáng)化技術(shù)在電鍍廢水中應(yīng)用研究，探究其對(duì)生化污水處理系統(tǒng)的影響，快速恢復(fù)生化系統(tǒng)中污泥活性進(jìn)程是保障電鍍行業(yè)污水處理工藝穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 項(xiàng)目概況

1.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)水量

某電鍍產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)廢水站主要負(fù)責(zé)收集、處理電鍍產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)生的含銅、鎳、鋅、鉻等電鍍廢水。污水處理中心采用廢水分流、分類收集處理、凈水回用，金屬回收，并實(shí)現(xiàn)集中處理、達(dá)標(biāo)排放。污水處理中心于2021年12月進(jìn)行了升級(jí)改造，改造后廢水處理水量可達(dá) 1200 m3/d，大幅度提高廢水處理規(guī)模。采用了“分質(zhì)收集調(diào)節(jié)、化學(xué)混凝沉淀、水解酸化、A/O及反硝化脫氮除磷、化學(xué)高級(jí)氧化、樹脂離子交換、膜處理”等多種高效的聯(lián)合處理工藝，為廢水處理達(dá)標(biāo)排放提供了可靠的技術(shù)保障。設(shè)計(jì)進(jìn)水限值和排放標(biāo)準(zhǔn)如表1，電鍍廢水主要分類設(shè)計(jì)處理水量如表2。

表1 廢水進(jìn)水限值和排放標(biāo)準(zhǔn)

表2 電鍍廢水主要分類設(shè)計(jì)處理水量

1.2 工藝路線

電鍍廢水處理工藝流程如圖1。

圖1 電鍍廢水處理工藝流程圖

1.3 系統(tǒng)運(yùn)行情況分析

近期生化系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)水水量為約 800 m3/d，生化進(jìn)水鉻質(zhì)量濃度在0.1～0.2 mg/L、鎳進(jìn)水質(zhì)量濃度在0.2～0.3 mg/L、銅進(jìn)水質(zhì)量濃度低于 0.1 mg/L、鋅離子質(zhì)量濃度在 0.05 mg/L。生化進(jìn)水總氮質(zhì)量濃度在180～260 mg/L 范圍內(nèi)波動(dòng)。生化段缺氧池有效池容為 1200 m3，好氧池在 800 m3。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察交流及數(shù)據(jù)分析，此次系統(tǒng)受沖擊的主要原因?yàn)閬?lái)水水質(zhì)異常(重金屬離子長(zhǎng)期累積及高負(fù)荷總氮沖擊導(dǎo)致)，生化系統(tǒng)出水COD、總氮異常已經(jīng)持續(xù) 20 d 以上，期間通過(guò)倒泥、系統(tǒng)工藝優(yōu)化等多種措施，生化系統(tǒng)出水指標(biāo)仍未見明顯好轉(zhuǎn)。業(yè)主希望引用生物增效技術(shù)及產(chǎn)品(生物解毒劑、生物促生劑、倍活?反硝化菌種、倍活?除COD菌四種產(chǎn)品)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)整恢復(fù)生化系統(tǒng)，滿足出水總氮達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 材料和方法

2.1 產(chǎn)品介紹

本項(xiàng)目使用倍活?除COD菌、倍活?反硝化菌種、生物菌酶解毒劑MN、生物菌酶促生劑BN四款生物制劑產(chǎn)品。產(chǎn)品介紹及用量如表3 所示。

表3 產(chǎn)品用量及介紹

2.2 產(chǎn)品使用方法

本項(xiàng)目使用生物菌劑均為針對(duì)污水處理廠研發(fā)的從大自然中篩選出的安全無(wú)毒無(wú)害的生物制劑，倍活?反硝化菌種、倍活?除COD菌、生物菌酶解毒劑MN、生物菌酶促生劑BN四種生物菌劑產(chǎn)品人工直接投加在缺氧池進(jìn)水端。

2.3 分析方法

本研究中常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的檢測(cè)均參照《水與廢水檢測(cè)分析方法(第四版)》，項(xiàng)目主要考察通過(guò)投加生物菌劑提高微生物對(duì)污染物的降解能力，從而滿足出水總氮達(dá)標(biāo)排放，故主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)為COD、總氮、氨氮等，取樣點(diǎn)為缺氧池進(jìn)出水。取樣的檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)方法如表4所示。

表4 檢測(cè)指標(biāo)及方法

3 系統(tǒng)調(diào)試概況

3.1 投加高效生物菌劑的作用

1)促進(jìn)微生物的繁殖，提高微生物對(duì)污染物的氧化分解能力，并能屏蔽化學(xué)殘留物對(duì)微生物的毒性；

2)協(xié)調(diào)污水中的土著微生物來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)的反硝化能力，提高系統(tǒng)在毒性，有抑制物或低溫條件下的運(yùn)行能力；

3)提高廢水處理系統(tǒng)對(duì)有毒、抑制物質(zhì)沖擊的耐受度效降低出水污染物濃度，改善生化系統(tǒng)，提高廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2 工藝優(yōu)化措施

1)優(yōu)化水解酸化池工藝參數(shù)，提高生化系統(tǒng)抗沖擊能力；

2)通過(guò)控制污泥回流泵閥門，將污泥回流流量提升至100%，目的維持生化系統(tǒng)污泥濃度；

3)提高葡萄糖或淀粉投加量，提高生化系統(tǒng)B/C比；

4)間歇性開啟曝氣池，延長(zhǎng)反硝化脫氮反應(yīng)時(shí)間；

5)控制來(lái)水重金屬離子各項(xiàng)指標(biāo)，避免系統(tǒng)持續(xù)收到?jīng)_擊；

6)減少生化系統(tǒng)排泥頻次，可有效恢復(fù)生化系統(tǒng)污泥濃度，從而增強(qiáng)系統(tǒng)抗沖擊能力。

4 結(jié)果與討論

4.1 COD數(shù)據(jù)分析

現(xiàn)場(chǎng)污水處理運(yùn)行設(shè)備隨著使用時(shí)間的推移，部分污水處理設(shè)備工藝硬件出現(xiàn)不同程度的損壞，對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)運(yùn)行全面打通，污水處理流暢化及各項(xiàng)指標(biāo)控制均受到影響。電鍍廢水中含有大量的重金屬離子不斷在生化系統(tǒng)活性污泥中不斷積累富集，從而導(dǎo)致活性污泥的活性大幅度降低，外觀表現(xiàn)生化池面出現(xiàn)大量死泥漂浮，內(nèi)在指標(biāo)表現(xiàn)二沉池出水水質(zhì)SS、總氮、CODcr升高。受到重金屬離子抑制的活性污泥在曝氣、攪拌器作用下充分混合條件下，極易產(chǎn)生大量粘性的生物泡沫，而這些異常泡沫影響著活性污泥中氧傳質(zhì)效果，進(jìn)一步降低好氧池溶解氧，同時(shí)也進(jìn)一步影響微生物在生化系統(tǒng)中難以發(fā)揮去除有機(jī)污染物作用。

在實(shí)際工程污水處理工藝設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，生化池面所浮現(xiàn)的泡沫和死泥，此類泡沫黏附污泥絮體香花之間黏附性較強(qiáng)，難以通過(guò)常規(guī)排泥降低系統(tǒng)污泥濃度等調(diào)整手段進(jìn)行解決這類泡沫和浮泥。若工藝系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中極易造成生化系統(tǒng)中活性污泥流失，影響二沉池出水濁度以及懸浮物升高，從而帶來(lái)感官上不適，最直接反映CODcr數(shù)據(jù)為二沉池出水指標(biāo)升高，需從根本上解決因污泥中毒導(dǎo)致活性差老化等問(wèn)題，解決措施：通過(guò)工藝調(diào)整配合生物解毒劑和生物促生劑的使用，從而有效緩解因毒性物質(zhì)沖擊活性污泥導(dǎo)致死泥、泡沫情況。再通過(guò)投加除COD菌在生化池內(nèi)，從而降低出水COD指標(biāo)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)排放的要求。

圖2是采用生物增效產(chǎn)品使用前后，生化系統(tǒng)進(jìn)水以及二沉池出水COD數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)圖。從10月份以來(lái)二沉池出水CODcr開始出現(xiàn)波動(dòng)，在10月26日投加COD去除菌(MicroPlex-COD)前，出水CODcr呈現(xiàn)逐步上升趨勢(shì)，在10月25日出水CODcr達(dá)到峰值 301 mg/L，在10月26日往A池投加COD去除菌以及配合工藝段調(diào)整等措施，控制進(jìn)水COD濃度有所降低，在投加COD去除菌(MicroPlex-COD)5 d 內(nèi)，二沉池出水CODcr上升趨勢(shì)有所減緩，此時(shí)生化系統(tǒng)對(duì)COD去除率也降至最低，在短暫的出水COD平緩，10月30日，在COD去除菌(MicroPlex-COD)投加第 5 d 天，二沉池出水COD開始出現(xiàn)大幅度下降，至11月1日，二沉池出水COD趨于穩(wěn)定，隨之COD去除率也逐步恢復(fù)至86.5%，在連續(xù) 7 d 跟蹤檢測(cè)二沉池出水COD，即使在生化系統(tǒng)A池進(jìn)水COD波動(dòng)的情況下，二沉池出水COD穩(wěn)定小于 100 mg/L，完全達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)污水處理系統(tǒng)外排標(biāo)準(zhǔn)(<150 mg/L)。

圖2 生化系統(tǒng)進(jìn)出水COD變化趨勢(shì)圖

4.2 TN數(shù)據(jù)分析

圖3是采用生物增效產(chǎn)品使用前后，生化系統(tǒng)中缺氧池池進(jìn)水以及二沉池出水總氮數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在10月25日開始投加生物增效產(chǎn)品，此時(shí)生化系統(tǒng)進(jìn)出水總氮基本一致，系統(tǒng)內(nèi)反硝化作用基本完全喪失功能，同死時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)水力停留時(shí)間原因，在檢測(cè)指標(biāo)上檢測(cè)顯然有延緩，故在10月23～25日檢測(cè)總氮上反映出出水總氮要比進(jìn)水總氮的指標(biāo)高。在投加生物增效產(chǎn)品 5 d，同時(shí)配合相關(guān)的工藝調(diào)整，二沉池出水總氮下降趨勢(shì)明顯，投加生物增效產(chǎn)品 10 d 后，二沉池出水總氮已從250～300 mg/L 下降至 35 mg/L以下，已滿足現(xiàn)場(chǎng)外排標(biāo)準(zhǔn)。在生物增效產(chǎn)品投加 14 d 天后，二沉池出水總氮持續(xù)穩(wěn)定在3～8 mg/L 范圍內(nèi)，生化系統(tǒng)總氮去除率逐步上升，從10月23日反硝化作用沒(méi)有的情況下，脫氮效率提升至99%，在面臨生化系統(tǒng)進(jìn)水總氮大幅度波動(dòng)的情況下，二沉池出水總氮依然保持較低水平(<10 mg/L)。

圖3 生化系統(tǒng)進(jìn)出水總氮變化趨勢(shì)圖

4.3 活性污泥改善效果分析

生化系統(tǒng)AO工藝中主要對(duì)廢水指標(biāo)產(chǎn)生作用的主體為活性污泥，活性污泥的性能高低直接關(guān)系到廢水指標(biāo)的好壞?；钚晕勰嗟幕钚栽u(píng)價(jià)方法有很多，如：菌膠團(tuán)性狀、生物相鏡檢、污泥沉降比SV30等。在調(diào)試期間的連續(xù)鏡檢可以觀察到，在生物菌酶MN及生物菌酶BN投加使用前，觀察生化系統(tǒng)好氧池末端污泥混合液中菌膠團(tuán)外形輪廓發(fā)黃發(fā)暗，污泥絮體結(jié)構(gòu)細(xì)密松散，存在極少數(shù)原后生動(dòng)物，但活性極差。在投加生物菌酶MN及生物菌酶BN投加使用后，生物鏡檢發(fā)現(xiàn)污泥絮體外形輪廓逐漸清晰，污泥絮體結(jié)構(gòu)較為緊密，原后生動(dòng)物活性明顯增強(qiáng)。11月1日從鏡檢中便可以觀察到原后生指示性動(dòng)物，如：輪蟲、鐘蟲等。污泥活性得到極大改善，生化系統(tǒng)各項(xiàng)廢水指標(biāo)去除效果大大提高，達(dá)到預(yù)期效果。

5 總結(jié)

自生化系統(tǒng)投加生物菌劑后，取得了以下幾點(diǎn)效果：

1)系統(tǒng) COD 降解能力明顯提升，二沉池出水 COD 由最高 283 mg/L 逐步降至 100 mg/L 左右，在生化進(jìn)水COD負(fù)荷大幅度提升的情況，二沉池出水COOD穩(wěn)定且滿足現(xiàn)場(chǎng)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2)通過(guò)工藝調(diào)整和反硝化菌種的投加生化系統(tǒng)硝化能力得到強(qiáng)化，二沉池出水總氮持續(xù)下降并穩(wěn)定在 10 mg/L 以下。

3)投加生物促生劑、生物解毒劑后，生化系統(tǒng)抗沖擊能力有所提升，在來(lái)水波動(dòng)期間及進(jìn)水依然存在重金屬離子的情況下，出水依舊能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放且優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)。由上檢測(cè)指標(biāo)及微生物鏡檢觀察，在電鍍廢水處理中通過(guò)采用生物強(qiáng)化技術(shù)，能夠提高電鍍廢水生化系統(tǒng)對(duì)廢水處理效率，提高各項(xiàng)指標(biāo)：如 COD、總氮的去除率，從源頭上改善污泥的活性，從而進(jìn)一步加強(qiáng)生化系統(tǒng)的抗沖擊能力。