常見(jiàn)的電鍍廢水處理工藝通常是采用傳統化學(xué)處理法對不同種類(lèi)的廢水進(jìn)行分類(lèi)處理，從而達到回收重金屬且使廢水達標排放的目的〔1, 2, 3〕。然而，隨著(zhù)《電鍍污染物排放標準》（ 發(fā)布稿） （GB 21900— 2008）的發(fā)布，N、P、COD 等污染物的排放標準更加嚴格，僅僅采用傳統化學(xué)處理并不能很好地達到排放標準的要求。MBR 是一種新興的污水處理工藝，具有處理效果好，占地面積省，抗沖擊負荷能力強等諸多優(yōu)點(diǎn)。將MBR 用于工業(yè)污水的處理國內外近年來(lái)研究較多，并已經(jīng)有了實(shí)際應用，實(shí)踐證明采用化學(xué)處理結合MBR 的新工藝處理工業(yè)污水效果很好〔4, 5, 6〕。某電鍍工業(yè)園每天產(chǎn)生大量電鍍廢水，因其電鍍產(chǎn)品種類(lèi)較多，所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)也較復雜。設計采用化學(xué)處理結合A2/O-MBR 的新工藝對園區的絡(luò )合廢水及前處理廢水進(jìn)行處理，將傳統化學(xué)處理作為生化段的預處理工藝，后接A2/O-MBR 工藝以強化去除COD 及脫氮除磷的效果。工程建成調試完成后經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的連續監測表明，經(jīng)過(guò)本工藝處理后的出水水質(zhì)優(yōu)良，且本工藝具備較強的抗沖擊負荷能力。
1 廢水水量及水質(zhì)情況
1.1 設計進(jìn)水水量及水質(zhì)
本工藝處理的對象為園區內車(chē)間排放的電鍍前處理廢水及絡(luò )合廢水，項目前期對車(chē)間排放廢水進(jìn)行水量調查及取樣分析得到前處理廢水設計水量為750 m3/d，設計進(jìn)水水質(zhì)：pH 為4～8，水中所含污染物主要為COD、氨氮和總磷，分別為600、20、5 mg/L； 絡(luò )合廢水設計水量為250 m3/d，設計進(jìn)水水質(zhì)：pH 為6～8，所含污染物主要為COD、總銅、總鎳、總鋅、氨氮和總磷，分別為300、60～120、20、20～60、 200、20 mg/L。
1.2 生化系統進(jìn)水水質(zhì)要求
上述兩類(lèi)廢水顯然都達不到生化進(jìn)水要求，必須經(jīng)過(guò)各自的預處理后方能進(jìn)入A2/O-MBR 系統。因此設計首先采用傳統工藝對廢水進(jìn)行分類(lèi)預處理，經(jīng)過(guò)預處理的生化進(jìn)水所要求的水質(zhì)指標如下： COD 300 mg/L 左右，氨氮30～35 mg/L，總磷3～6 mg/L，SS 不超過(guò)50 mg/L，總銅、總鎳、總鋅均低于0.5 mg/L。
1.3 設計出水水質(zhì)
設計出水水質(zhì)以《電鍍污染物排放標準》（發(fā)布稿）（GB 21900—2008）規定的表 2 的排放標準為依據，具體指標如表 1 所示。
2 處理工藝
2.1 工藝選擇
MBR 反應器具有處理效果好，占地面積小，抗沖擊負荷能力強等優(yōu)良特性，綜合考慮，決定采用化學(xué)處理結合A2/O-MBR 的工藝�；瘜W(xué)處理作為 A2/O-MBR 工藝的預處理，主要目的是去除絕大部分重金屬，降低對活性污泥的毒害。由于絡(luò )合廢水含有較高的氨氮，為了減輕A2/O-MBR 工藝的脫氮負荷，采用吹脫的方式對廢水進(jìn)行處理。厭氧池的作用主要是水解酸化以提高廢水的可生化性。經(jīng)過(guò)預處理的廢水經(jīng)pH 回調后送入生化處理系統。
預處理過(guò)程如下： 絡(luò )合廢水首先采用雙氧水破絡(luò )，然后進(jìn)行加堿混凝沉淀處理，沉淀后出水進(jìn)行氨氮吹脫處理。前處理水由于含有油類(lèi)物質(zhì)，先做混凝氣浮，再進(jìn)行加堿混凝沉淀。
具體的處理流程如圖 1 所示。
圖 1 A2/O-MBR 工藝流程
由圖 1 可見(jiàn)，經(jīng)預處理后的混合廢水先進(jìn)入pH 回調池，加酸將廢水的pH 調節為9～9.5。經(jīng)pH 回調后的廢水進(jìn)入厭氧池，厭氧池設計較大，總的停留時(shí)間較長(cháng)，在起到水解酸化作用的同時(shí)也起到了生化調節池的作用。厭氧池后接兩級沉淀池，沉淀厭氧活性污泥回流，上清液進(jìn)入缺氧池。缺氧池DO 較低，主要完成反硝化的作用。缺氧池出水進(jìn)入好氧池，好氧池末端連接MBR 池。此工段主要完成硝化反應， MBR 池可以截留幾乎所有活性污泥，使出水水質(zhì)澄清，且使得硝化細菌得以大量增殖，加強了硝化的效果。MBR 池出水進(jìn)入清水池后排放。MBR 池硝化液回流入缺氧池，并另設回流管使部分污泥回流入厭氧池。
2.2 主要構筑物參數及設備選型
（1）生化pH 回調池。由于經(jīng)過(guò)物化預處理后的電鍍廢水呈堿性，不能直接進(jìn)入生化系統，因此在厭氧池前設置一個(gè)pH 回調池，通過(guò)pH 自動(dòng)控制系統控制H2SO4 加入量，使廢水的pH 維持在9.5～10。處理水量62.5 m3/h，尺寸為2.2 m×2.2 m×2.5 m，鋼砼結構，地上2.5 m。
（2）厭氧池。厭氧池4 格串聯(lián)，單格尺寸為12.0m× 3.85 m×6 m，總停留時(shí)間為21 h。每個(gè)厭氧池均在對角線(xiàn)的位置設有兩個(gè)潛水攪拌器，池間過(guò)流孔上下交錯布置，以改善池內的水力條件，更好地起到水解酸化及水質(zhì)調節的作用。鋼砼結構，地上2.5 m，地下 3.5 m。
（3）沉淀池。尺寸為28.85 m×3.5 m×6 m，設計停留時(shí)間11.5 h，鋼砼結構，地上2.5 m，地下3.5 m。（4）缺氧池。尺寸為4.5 m×17 m×6 m，設計停留時(shí)間8 h，對角線(xiàn)的位置設有兩個(gè)潛水攪拌器，鋼砼結構，地上2.5 m，地下3.5 m。
（5）好氧池。并排4 格，單池尺寸為11 m×2.85 m× 6 m，曝氣使DO 維持在2～4 mg/L，鋼砼結構，地上 2.5 m，地下3.5 m。
（6）MBR 池。4 個(gè)，連接在好氧池末端，單池尺寸為8 m×2.85 m×3.4 m，曝氣使DO 維持在2～4 mg/L，鋼砼結構，地上2.5 m，地下0.9 m。（7）MBR 膜組件。采用PVDF 簾式中空膜組件，總面積為6 000 m2。
（8）好氧池風(fēng)機。2 個(gè)，1 用1 備，設計風(fēng)量為20 m3/min。
（9）MBR 電磁閥、真空罐及自吸泵。設4 個(gè)電磁閥、2 個(gè)水環(huán)式真空泵及4 個(gè)自吸泵，通過(guò)自控系統控制電磁閥、真空泵及自吸泵的啟閉，實(shí)現每個(gè) MBR 池每出水4 min 后停12 min 繼續出水。自吸泵 Q≥15 m3/h，H≥10 m，根據真空罐內的液位控制自吸泵開(kāi)啟數量。
（10）硝化液回流泵。2 個(gè)，1 用1 備。Q≥100 m3/h， H≥15 m。進(jìn)水管由MBR 池底接出，通過(guò)調節出水管閥門(mén)調節回流比，正常運行中回流比設為200%。
（11）污泥回流泵。2 個(gè)，可同時(shí)開(kāi)啟。Q≥10 m3/h，H≥10 m。
（12）自動(dòng)控制系統。1 套，可設置為全自動(dòng)模式及手動(dòng)模式，用于控制MBR 池的出水。
3 系統調試運行
3.1 系統的啟動(dòng)及調試
本工程于2011 年3 月建成并開(kāi)始調試，由于厭氧池調試耗時(shí)較長(cháng)，整個(gè)調試過(guò)程持續近8 個(gè)月。生化系統調試首先進(jìn)行污泥培養，種泥來(lái)自附近一個(gè)市政污水廠(chǎng)。養泥過(guò)程中硝化液回流系統及曝氣系統正常開(kāi)啟，使缺氧池和好氧池中污泥形成循環(huán)，每日監測MBR 池中的MLSS、SVI、COD、氨氮、總磷等指標，于缺氧池中投加葡萄糖、尿素和磷酸二氫鉀使 COD、氨氮、總磷分別補充到400、20、4 mg/L。由于條件適宜，養泥過(guò)程中污泥量增加很快。連續運行兩周后開(kāi)始馴化，此時(shí)MBR 池中MLSS 達到3 000 mg/L， SV30 已達到約25%，SVI 為85 mL/g，沉降污泥絮體呈淡黃色，污泥的各項指標均達到比較好的狀態(tài)。馴化開(kāi)始后逐步將化學(xué)處理部分的出水導入厭氧池，并通過(guò)厭氧池進(jìn)入缺氧池中，在進(jìn)水的同時(shí)開(kāi)啟MBR 的出水裝置，保證每日進(jìn)出水量平衡，以維持池中水量的穩定。馴化過(guò)程中每日監測4 次進(jìn)水中重金屬含量，確保進(jìn)水重金屬含量符合設計要求，以保障生化系統的安全運行。每日監測MBR 池中 MLSS、SVI、COD、氨氮、總磷等指標以及出水的 COD、氨氮、總磷含量，通過(guò)出水水質(zhì)情況來(lái)考察活性污泥對污水的適應性。同時(shí)繼續于缺氧池中投加葡萄糖補充COD，而不再補充N(xiāo)、P�？紤]到正常運行時(shí)的進(jìn)水水質(zhì)情況及控制成本，葡萄糖投加量控制在使COD 補充到300 mg/L。
從養泥開(kāi)始到完成馴化MBR 池內MLSS 變化情況如圖 2 所示。
圖 2 MBR 池內MLSS 隨時(shí)間變化情況
由圖 2 可見(jiàn)，馴化開(kāi)始后MBR 池內MLSS 增速放慢，趨于停滯，隨后又有一定的下降，說(shuō)明池內的部分微生物因為不適應處理水質(zhì)遭到淘汰，一段時(shí)間后又呈穩定緩慢上升趨勢，并最終穩定在3 500 mg/L 左右，說(shuō)明此時(shí)基本完成馴化。
在保證活性污泥性狀及出水水質(zhì)穩定的前提下，經(jīng)過(guò)了大約30 d 完成馴化，此時(shí)停止人工投加營(yíng)養物。馴化初期MBR 出水水質(zhì)尚可，COD 達標，氨氮和總磷超標。隨著(zhù)馴化的繼續進(jìn)行，出水氨氮仍然偏高，甚至比馴化初期更高一些，而總磷有一定程度的降低。分析原因可能是：
（1）由于硝化細菌的生長(cháng)周期較長(cháng)，此時(shí)還未大量增殖，池內硝化作用強度不夠，從而導致氨氮去除速率慢。
（2）馴化初期進(jìn)的工業(yè)污水較少，經(jīng)過(guò)稀釋后對活性污泥微生物的毒性大大降低。但是隨著(zhù)馴化過(guò)程的繼續，工業(yè)污水進(jìn)水比例增加，池中重金屬的積累使得部分微生物無(wú)法適應而遭淘汰，其中可能包含具有硝化功能的微生物，使得活性污泥的硝化能力降低，出水氨氮高。
（3）工業(yè)污水的引入所造成的沖擊使得池內微生物總量減少，且污泥活性有一定降低，生物增長(cháng)速度放慢，對N、P 等的需求自然也就降低，從而使得出水的氨氮和總磷含量偏高。馴化階段MBR 出水的COD、氨氮、總磷變化情況如圖 3 所示。
圖 3 馴化階段MBR 出水COD、氨氮、總磷變化情況
由圖 3可見(jiàn)，到馴化后期，隨著(zhù)活性污泥微生物逐漸適應水質(zhì)，污泥量有所增加，MBR 出水的各項指標也趨于正常，基本達到排放標準要求。好氧池馴化完成后開(kāi)始逐步將部分回流硝化液分流至厭氧池前端，開(kāi)啟沉淀池污泥回流系統，開(kāi)始厭氧污泥的培養馴化過(guò)程，此過(guò)程持續近6 個(gè)月后整個(gè)生化系統開(kāi)始進(jìn)入正常運行階段。整個(gè)調試過(guò)程均未排泥，到調試末期污泥穩定在3 500 mg/L 左右，相對于處理市政污水的MBR，其污泥濃度不高，分析原因是由于進(jìn)水含有微量重金屬，含鹽量較高， COD 本身較低，不利于反應器內污泥濃度的提高，然而從出水效果來(lái)看，低負荷運行狀態(tài)的MBR 出水水質(zhì)仍然很好。
3.2 工藝運行效果
厭氧池開(kāi)始調試后即每天對生化系統進(jìn)出水進(jìn)行日常水質(zhì)監測。運行中控制好進(jìn)水水質(zhì)在設計范圍內，DO 控制為2～4 mg/L，硝化液回流比200%， MLSS 穩定在3 500 mg/L 左右。從監測結果來(lái)看，系統出水水質(zhì)良好、運行穩定、抗沖擊負荷能力較強，經(jīng)本工藝處理后出水水質(zhì)達到甚至優(yōu)于《電鍍污染物排放標準》（發(fā)布稿）（GB 21900—2008）中的要求。隨著(zhù)厭氧池調試進(jìn)程的推進(jìn)，出水水質(zhì)有進(jìn)一步提高，具體進(jìn)出水水質(zhì)情況如表 2 所示。
4 工程投資與運行費用
本工程總投資550 萬(wàn)元，其中MBR 膜組件費用為85 萬(wàn)元�；瘜W(xué)預處理部分運行費用如下：藥劑費2.08 元/m3，電費1.80 元/m3，人工費0.36 元/m3，折舊及設備維護費0.30 元/m3； 生化部分運行費用如下：電費1.20 元/m3，折舊及設備維護費1.16 元/m3，總運行費用為6.9 元/m3。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
5 結論
（1）采用傳統化學(xué)沉淀法和A2/O-MBR 相結合的工藝處理電鍍廢水效果好，在生化段進(jìn)水COD 250～350 mg/L，氨氮45～60 mg/L，總磷2.0～3.0 mg/L，總銅、總鎳、總鋅均低于0.5 mg/L，DO 控制為2～4 mg/L，硝化液回流比200%，MLSS 在3 500 mg/L 左右的運行條件下，MBR 出水水質(zhì)良好且穩定，達到《電鍍污染物排放標準》（ 發(fā)布稿） （GB 21900— 2008）中的排放要求。
（2）由于電鍍污水水質(zhì)的特殊性，A2/O-MBR 進(jìn)水含有微量重金屬，鹽度較高，COD 較低，本工藝正常運行狀態(tài)的污泥質(zhì)量濃度相對不高，穩定在3 500 mg/L 左右，但這并沒(méi)有對處理效果產(chǎn)生不利影響。整個(gè)處理系統具有較強的抗沖擊負荷能力，MBR 的使用對于出水水質(zhì)的提高具有重要的作用。
（3）電鍍廢水中所含重金屬等有毒物質(zhì)對活性污泥毒害很大，因此需要在生化系統之前采用傳統化學(xué)沉淀法對廢水進(jìn)行預處理，使其對活性污泥的毒害降到最低。
