气浮—生化—混凝沉淀工艺处理电镀废水研究

电镀行业是当今全球三大污染工业之一，目前，我国每年排放电镀废水约4×109m3。废水中的重金属离子、有机化合物及无机化合物等有害物质进入环境，会对生态环境及人类社会产生广泛而严重的危害。目前电镀废水的处理方法有物理法、化学法和生物法等，但这些方法大多都是针对废水中的重金属离子和无机物，废水中的有机物没有*处理。而日趋严格的电镀污染物新的排放标准的提出，使电镀废水中的有机物越来越引起环境保护及业内人士的重视，其对环境的污染以及在中水回用过程中对膜的污染，使这一问题日益凸显出来，亟待解决。笔者通过实验在去除综合电镀废水中重金属离子的基础上，尝试使用气浮—生化—混凝沉淀组合工艺去除电镀废水中的有机物。
　　
　　1·实验材料与方法
　　
　　1.1实验装置
　　
　　(1)气浮系统。实验使用的气浮装置如图1所示，装置自制，容积为20L。漩涡式充气机进气量为15m3/h。

　　(2)接触氧化装置。研究中使用的接触氧化反应器装置，接触氧化反应器有效容积为9L，其中挂4组填料，选取的填料为组合填料，由纤维束、塑料环片、套管和*绳组成。接触氧化反应器有效水深为205mm。反应进水由水泵打入，出水由下部缝隙进入沉淀区，然后从出口排出，沉淀区有效容积为0.85L。

　　1.2工艺流程
　　
　　总工艺流程如下：进水→气浮装置→接触氧化装置→混凝沉淀池→出水。
　　
　　试验所用废水来自平湖某电镀企业，废水中的重金属离子已经被去除，废水COD247mg/L。试验所用污泥取自曲阳污水处理企业，质量浓度为35.0g/L，VSS/SS为0.93，污泥活性好。
　　
　　1.3实验过程
　　
　　工矿企业废水首先进入气浮池，进行气浮试验。气浮出水直接进入接触氧化反应器，此段试验以序批式启动，向接触氧化反应器中通入7L废水，同时加入活性污泥2L。打开曝气机，保持DO>2mg/L，进行挂膜试验。挂膜成功后进行连续操作试验，由水泵将废水打入接触氧化反应器中，进行生化处理。生化处理出水进入混凝池，加入混凝剂后，用搅拌器先快搅30s，然后慢搅3min，静止30min后测实验结果。
　　
　　1.4分析方法
　　
　　每天从出水口取两次样，于6000r/min速度下离心40min，取上清液按文献中的方法测COD。pH和DO由WTW多功能参数仪Multi350i测量。
　　
　　2·结果与讨论
　　
　　2.1气浮处理
　　
　　　　随着气浮时间的增加，出水COD逐渐降低，开始10min处理速率较快，10~70minCOD去除速率稳定，70min后COD基本停止降低，稳定在200mg/L左右；相应地，COD去除率随气浮时间的延长逐渐增大，较大达到17.5%。这表明，电镀废水中含有的一些具有表面活性的有机污染物，在微气泡的表面张力作用下与气泡黏附，并随气泡浮出水面而被除去。气浮前处理取得一定的效果。
　　
　　2.2生化处理
　　
　　2.2.1水力停留时间对COD去除率的影响
　　
         COD去除率随HRT的升高而先升高后平稳。当HRT在10~16h，COD去除率>55%趋于平稳，但HRT在8~10h时，COD去除率开始下降。当HRT继续减少时，COD去除率开始显著下降，并且在反应器中看到有泡沫产生，溶氧也有降低的趋势，反应体系有破坏的迹象。所以为了维持较高的COD去除率，HRT应保持在10h以上。
　　
　　2.2.2DO对COD去除率的影响
　　
　　在DO为4~8mg/L时，COD去除率几乎没有变化。在DO为2～4mg/L时，COD的去除率下降，菌种的新陈代谢作用已有减缓，在DO<2mg/L时，CODCr去除率迅速降低，且出水中含有大量絮团状脱落菌团，接触氧化反应器内还出现大量泡沫。这表明：在DO<4mg/L时，微生物的呼吸速率受到一些影响，在DO<2mg/L时，微生物出现大量菌种死亡，因此DO较好保持到4mg/L。
　　
　　2.2.3温度和pH对COD去除率的影响

　　当pH从5升至8，COD去除率先逐渐提高，然后趋于平稳。但是，随着pH的继续增加COD去除率又开始降低。因为过高或过低的pH对微生物生长繁殖不利，生化处理时，pH应控制在6~8。
　　
　　在5～15℃的低温条件下，COD的去除率很低，较高为26%，这主要是由于低温下生物活性低、不易繁殖，对有机质分解率不高所致。当温度在20~40℃时，微生物生长繁殖，COD去除率呈先上升后稳定趋势，COD去除率为42%~54%。30℃时，微生物的活性较高，其生长繁殖需消耗的有机物较多，促使COD去除率升高，这与在此温度下微生物产生量较高是一致的。温度超过45℃后，COD去除率下降，说明高温开始对微生物产生不利影响。
　　
　　2.3混凝沉淀
　　
　　PAM和聚铝的投加量及体系的pH直接影响混凝沉淀的结果好坏，为了确定混凝沉淀工艺的较佳参数，本部分试验选取PAM投加量、聚铝投加量和pH等3个因素，每个因素选取3个水平，进行正交试验，结果见表1。

　　从因素显著性分析的R(很 差)可知，COD去除率的各因素影响程度由大到小依次为pH、PAM投加浓度、聚铝投加浓度。其中pH的影响较大。进而确定较佳反应参数条件为：PAM投加质量浓度为0.25mg/L、聚铝的投加质量浓度为2mg/L、pH为9。
　　
　　2.4气浮—生化—混凝沉淀组合工艺的处理结果
　　
　　在各工艺较佳处理条件下，即气浮处理70min；生化处理的HRT为10h、DO＝4mg/L、温度30℃、pH为6~8；混凝沉淀时投加PAM0.25mg/L、聚铝2mg/L及体系的pH＝9时，各阶段出水COD及总COD去除率见表2。

　　3·结论
　　
　　(1)气浮效果随处理时间的延长而增加，气浮70min时出水COD稳定在200mg/L，COD去除率达到17.5%。气浮可以除掉一些对微生物有毒和难降解的有机物，大大减轻了后续生物处理的负荷。
　　
　　(2)生化处理时，当水力停留时间为10h、DO保持在4mg/L、温度在30℃、pH为6~8时，微生物的处理效果较好。
　　
　　(3)混凝沉淀时，为了达到较好的效果，PAM投加质量浓度0.25mg/L、聚铝投加质量浓度2mg/L，体系的pH为9。
　　
　　(4)整套工艺的实验结果表明：总COD去除率达到67.6%，出水COD<80mg/L，达到国家新的排放标准(GB21900-2008)。