气浮—生化—混凝沉淀工艺处理电镀废水研究

气浮—生化—混凝沉淀工艺处理电镀废水研究

程梅粉，张小龙，胥丁文，马前

（同济大学生命科学与技术学院，上海200092）

［摘要］利用气浮—生化—混凝沉淀工艺对电镀废水中的有机污染物进行处理，探讨了各工艺参数对COD去除效果的影响。实验结果表明：气浮处理在减轻后续接触氧化反应器的运行负荷的同时也提高了整个工艺的抗冲击能力。COD去除率随气浮时间的增加而增加，当气浮时间为70min时，COD去除率17.5%。在生化处理阶段，当HRT=10h、DO=4mg/L、pH=7和温度为30℃时，COD去除率55%。实验还研究了pH、PAM和聚铝浓度对混凝沉淀结果的影响，发现pH=9、PAM质量浓度为0.25mg/L、聚铝为2mg/L时，COD去除率11%。最终的实验结果表明：经该工艺处理后的废水，总COD去除率67.6%，出水COD为80mg/L，达到国家新的排放标准（GB21900-2008）。

［关键词］电镀废水；气浮；生化处理；混凝沉淀

［中图分类号］X781.1［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2010）02-0031-04

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得到处理。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如图2所示，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、套管和中心绳组成。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厂，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厂，质量浓度为35.0g/L，VSS/SS为0.93，污泥活性好。

1.3实验过程

工厂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

COD去除率与出水COD随气浮时间的变化如图3所示。

由图3可知，随着气浮时间的增加，出水COD逐渐降低，开始10min处理速率最快，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，最大达到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

生化处理的HRT对出水COD及COD去除率的影响如图4所示。

由图4可知，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

DO对COD去除率的影响见图5。

由图5可知，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最好保持到4mg/L。

2.2.3温度和pH对COD去除率的影响

通过间隔时段取样测定，得COD去除率随pH变化情况，结果如图6所示。

由图6可知，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。

温度变化对COD去除率的影响较为显著，见图7。

由图7可知，在5～15℃的低温条件下，COD的去除率很低，最高为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最高是一致的。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最佳参数，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（极差）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的影响最大。进而确定最佳反应参数条件为：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

在各工艺最佳处理条件下，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，微生物的处理效果最好。

（3）混凝沉淀时，为了达到最好的效果，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）。

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