MBR膜工藝在電鍍廢水生化處理中的應用

在廣東四會市某（mǒu）工業園電鍍廢水分類收集、分質物化預處理後（hòu）重金屬（shǔ）都達標的前提下，將MBR膜用（yòng）於電鍍廢水深（shēn）度生化處理，應用（yòng）“A2/O+MBR膜”工藝，設計合（hé）適的停留時間、曝氣量和回流比，投加必要的營養鹽和營養物（補充碳源），MBR膜的產水CODcr、氨氮、總氮、磷等均能達到當地的電鍍廢水排放（fàng）要求，為MBR膜工藝（yì）在電鍍（dù）廢水深度處理升級改造工程中（zhōng）的應用提供了成功的範（fàn）例。
　　關鍵詞：MBR膜；電鍍廢（fèi）水深度生化（huà）處理；升級改造工程
　　1 引言
　　廣東省四會市某電鍍工業園的建成有10年以上，並配套建有電鍍廢水處理（lǐ）公司，集中處理電鍍（dù）園區內的所有（yǒu）企業產生的電鍍廢水，日處理廢水量（liàng）在1200-1500噸之間。根據相關要求，本工業園區將電鍍（dù）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（fèi）水等（děng）六大類。經多次建設和升級改造，已建成廢（fèi）水分類收集和分質預處理，且各（gè）項重金屬均可達到相關排放要求。
　　根據廣東（dōng）省環保廳粵環〔2014〕25號所規定的《電鍍水（shuǐ）汙染（rǎn）物排（pái）放標準》（DB44/1597-2015），要求電鍍廢水的（de）非重金屬指標也需達到新的排放標準要（yào）求，因此於2015年投資建成新的生（shēng）化處理設（shè）施，對電鍍廢水預處理後進行深度生化處理，采用“A2/O+MBR膜”工藝，出水水質保證CODcr、氨氮、總氮、總磷等能達到當前最新的電鍍廢水排放要求。
　　2 工程（chéng）概況
　　2.1 設計條件
　　本新建電鍍廢水生化（huà）處理設（shè）施，總設計廢水處理規模為（wéi）1500m3/d，每天運行24小時，實際設計按（àn）75 m3/h（按20h計）。根據對本電鍍園區的預處理出水水質分析數據及本地（dì）區（非珠三角區）的排（pái）放要求如（rú）下（單位：mg/L，pH為無量綱）。
　　根據（jù）現有的電鍍廢水處理情況，原有的處理設施已能夠確保各重金屬指（zhǐ）標、氰（qíng）化物、懸浮物、pH值、石油類等達標，故新（xīn）建項目隻是對廢（fèi）水的CODcr、氨氮、總氮等（děng）做處理，處理後（hòu）要達（dá）到廣東省《電鍍水汙（wū）染物排放（fàng）標準（zhǔn）》（DB44/1597-2015）表2中（非珠三角區）的相關排放要求。
　　2.2 處理工藝及說明
　　根據本工業園區的真實的情況，針對目前常見的電鍍廢水生化處理工（gōng）藝（執行表（biǎo）2排放）存在的一些問題（tí），製定出本項目的工藝路張。采用浸入式（shì）膜處理係統（MBR）作為電鍍廢水深度處理的（de）核心工藝單元，生化處（chù）理工（gōng）藝流程。
　　原電鍍廢水預處後收集池→泵→厭氧（UASB）→缺氧（yǎng）→多級活性汙泥→MBR膜→泵→清水池→達標排放
　　主要工藝單元的參數如下表
　　所有生化處理池（chí）采用（yòng）地上鋼筋混（hún）凝土池，MBR膜采用合資品牌產品，廢水管（guǎn）道采用UPVC管，風機管道采用鍍鋅管，MBR膜單元（yuán）采用自（zì）動化運行，生（shēng）化剩餘（yú）汙泥與物化汙泥一並處理。
　　2.3 MBR膜及優點
　　電鍍廢水深度（dù）生化處理采用浸（jìn）沒式超濾膜，也叫膜生（shēng）物反應器（MBR），其運行條件為浸入式外壓膜，利用離心泵（bèng）進行（háng）負壓抽吸過濾，采取立昇浸（jìn）入式膜（mó）過濾精度（dù）高達0.02μm，對水中（zhōng）CODcr、細（xì）菌、膠體等大顆粒等有機物有（yǒu）較高的去除率，出水濁度達到1NTU以下，出水（shuǐ）水質穩定性好。
　　MBR膜運行方式為間歇運行，采取連續曝氣（qì）方式（shì），空氣被引進超濾膜箱的底部（bù），上升的空氣擦洗並清（qīng）潔超（chāo）濾膜纖（xiān）維的外表麵，延緩超濾膜的汙染，提高過濾效率。在運行過程中，膠體汙泥物質會逐漸積累（lèi）在膜纖維的外（wài）表麵，定（dìng）期設置在線化學清洗，可（kě）清洗去除膜（mó）纖維外表麵附（fù）著（zhe）的汙泥等固形汙染物。並且每（měi）年設置2-3次利用節假日水量較（jiào）小時在線化學（xué）清洗，徹底清（qīng）洗（xǐ）膜組件（jiàn），保證超濾係統的通量。使出（chū）水水質達到生活雜用水標準。
　　MBR膜具有以下優點：
　　（1）占地麵積小，節（jiē）省空間：采用MBR工藝，可以大大提升活性汙泥池的汙泥濃度（生物菌群量），另不需要二（èr）沉池，所以（yǐ）可以大幅度地節約占地麵積（jī）。
　　（2）出水水質穩定、透明度高：MBR膜能夠截留幾乎所有的微生物，尤其是針對難以沉澱的、增殖速度慢的微（wēi）生物，因此係統內的生物相極大豐富，活（huó）性汙泥馴化、增量的過程（chéng）大大縮短，處理的深度和係統抗衝擊的能力得（dé）以加強，出水水質非常（cháng）穩定。
　　（3）運（yùn）行管理方便、維護簡單：傳統的好氧活性汙泥處理工藝，在高汙泥（ní）負荷的情況運行會出（chū）現汙泥膨脹現象，導致係統不能正常運行、出水不達標。而（ér）MBR工藝是用通過膜的抽吸來進行泥水分離，因此，汙泥膨脹（zhàng）對於MBR出水的影響遠小於傳統工藝，因此運行管（guǎn）理非常方便。自動化程度高，維護簡單。
　　（4）泥齡長：膜分離使廢（fèi）水（shuǐ）中的大（dà）分子難降解成分（fèn），在體積有限的生物反應器內有足夠的停留時（shí）間，大幅度的提升了難（nán）降解有（yǒu）機物（wù）的（de）降解效率（lǜ）。反應器在高（gāo）容（róng）積（jī）負荷、低汙泥負荷、長泥齡下運行，隻有（yǒu）很少量的剩餘汙泥排放。由於（yú）泥齡長，更加適合世代時間長的微生物生（shēng）長，有利於去除（chú）廢（fèi）水中難講解的有機物質。
　　（5）動力消耗低（dī）：中空纖維膜所需的吸引壓力僅為－0.1～－0.4公斤/cm2左右，動力消（xiāo）耗低，一般不需要汙泥回流。
　　（6）抗衝擊性（xìng）強：當進水水量短時間內有較大變化時，可優先考慮短時間加大膜的通過流量以達到緩解衝擊的目的。當進水（shuǐ）水質變化（huà）時，由（yóu）於有較高的汙泥（ní）濃度，在一定範圍內（nèi）也能夠達到（dào）緩解（jiě）衝擊的目的。
　　3 電鍍廢水（shuǐ）生化調試與效果
　　3.1 主要調試（shì）要點
　　PH和處理水量：由於電鍍工業園（yuán）區已有廢水分類收集、分質預處理，且是24小時連續處理，物化（huà）預處理總出水pH值可控（kòng）製（zhì）在7.0-8.5之間，重金屬已處（chù）理完全達標，滿足進入生化係統的要求。生化係統前（qián）設置了中繼收（shōu）集池，容積有300m3，可確保進入（rù）生化處理係統的pH值和水質水量相對（duì）穩定，為生（shēng）化處理打下了良好的基（jī）礎。
　　曝氣（qì）量：考慮到電鍍廢（fèi）水中的CODcr和BOD5都較（jiào）低，且BOD/COD＜0.3或更低（dī），總氮、氨氮又較高（gāo），為了更好的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養物（包括營養鹽），好氧池的（de）曝氣量設置氣水比（bǐ）約15-25：1，可保證去除有機物和硝化的需要。風機采用變頻（pín）器，好氧池出水溶解氧（yǎng）值維持在2-4mg/L之間。
　　回流比：本生化係統（tǒng）MBR膜池汙泥回流比按300%配置回流泵，好氧池內循環回流比按300%配置回流泵（bèng），總回流比達到600%。回流（liú）量控（kòng）製（zhì）分配厭氧：缺（quē）氧（yǎng）：好氧=1：3：6。一（yī）者確保（bǎo）汙泥充分回（huí）流到活性汙（wū）泥池保（bǎo）證菌群（qún）濃度（dù）（汙泥濃度）；二者通過好氧池回（huí）流（liú）到缺氧池保證缺氧池內的（de）溶解氧在0.2-0.5mg/L之間；三者一少部分增量汙泥（ní）返回到厭氧池內消化掉，減少外排汙泥量；四（sì）者內循（xún）環將（jiāng）硝酸根和亞硝酸（suān）根（gēn）回流到（dào）缺氧池發生反硝（xiāo）化反應以脫氮。
　　水中（zhōng）的（de）堿度：除去水中的氨氮，要檢測水中的堿度，確保與（yǔ）氨氮（dàn）發生反應有充足的碳（tàn）源（堿（jiǎn）度），發生的（de）亞硝化與硝化反應。廢水中本存在一部分（fèn）無機碳（tàn）酸根，一部分（fèn）有機物分解產生CO32-和HCO3-提供堿度，當氨氮較高時還要另投加蘇（sū）打（Na2CO3）或小蘇打（NaHCO3）以提高堿度。
　　營養物：生物法去除氨氮是在（zài）指（zhǐ）廢水中的（de）氨氮在各種微生物的作用下，通過硝化和反（fǎn）硝化等一係列反應，最終形成氮氣，進而達到去除氨氮的目的。硝化反應是在好氧條件下（xià）通過好氧硝化菌的作用將廢水中的（de）氨氮氧化為亞硝酸鹽或硝（xiāo）酸鹽。在缺氧條件下，利用反硝化（huà）菌（脫氮菌）將亞硝（xiāo）酸（suān）鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從（cóng）廢水中逸出。反硝化過程中的電子（zǐ）供體（tǐ）是各種各樣的有機底物（碳源），因電鍍廢（fèi）水中有（yǒu）機物較低而總氮又較高，此時需要投加有機碳源，確保BOD：TN在4：1以上（或一（yī）般認為COD/TN至少為9）。
　　汙泥的外（wài）排：MBR膜工藝采取大量的回流（liú）汙泥以提（tí）高好氧池的活（huó）性汙泥濃度，少部分（fèn）回流到厭氧池（chí）分解除去，因此外排剩餘汙泥量很少。因也含有（yǒu）少量重金屬和磷等，外排汙泥可混入物化汙泥一並脫水壓幹處理。
　　3.2 工程運行參數
　　工程建設主要是生化土建池的施工期約3個月，安裝1個月，調（diào）試4-6個月（生化（huà）調試時（shí）間（jiān）較（jiào）長）。噸水處理成本（běn）：電費在0.6元/噸左右，藥劑費（主要是MBR膜清洗）平均不（bú）到0.1元/噸，營養物投加小蘇（sū）打、白糖、麵粉（甲醇（chún）更好）綜（zōng）合成本（běn）約1.2-1.5元/噸廢水（shuǐ）。實際運行也常引入每天150m3生活廢水（shuǐ）（工業園內）。運行三（sān）班配值，每班1個人值班即可。MBR膜前（qián）兩年每半年清洗一次膜，兩年後基本每季度清洗一次即可。洗（xǐ）膜用草酸和次氯酸鈉浸泡清洗（xǐ）。
　　3.3 工（gōng）藝處理效果
　　本工程（chéng）建設項目建設完成後，經5個（gè）多月的調試達（dá）標，已正常（cháng）運行3年多。實際處理水量在1200-1500m3/d之（zhī）間。廢水處理主體設施對汙染物的去除效果良好，MBR膜產（chǎn）水的CODcr在（zài）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（chù）理後均達到或明顯示優於排放標準。
　　結束語
　　MBR膜以其具備眾多的優點，近年來，在多種類型的廢水處理方麵（miàn）都取得了突破性進展。本工程項目通過采用MBR膜（mó）工藝取得了良好的處理效果，為MBR膜工藝（yì）在電（diàn）鍍（dù）廢水處理（lǐ）中的應（yīng）用提供了成功的範例，隨著“綠水青山，就是（shì）金山銀山”以及更嚴格的環保排放標準的提出（chū），相信MBR膜工藝在重屬廢（fèi）水深度處理中應用的將更加深入和廣泛（fàn）。