張彬彬， 王開春， 董自斌， 楊志林， 袁麗娟， 李學(xué)字

（中藍(lán)連海設(shè)計(jì)研究院，江蘇 連云港 222004）

微電解-A/O工藝處理電鍍廢水

張彬彬， 王開春， 董自斌， 楊志林， 袁麗娟， 李學(xué)字

（中藍(lán)連海設(shè)計(jì)研究院，江蘇 連云港 222004）

采用微電解-A/O工藝處理浙江某電鍍廠的廢水，重點(diǎn)考察了微電解單元和A/O單元的工藝條件對廢水處理效果的影響。微電解時(shí)調(diào)節(jié)電鍍廢水的pH值至3.0，曝氣6h。A/O工藝的最佳條件為：運(yùn)行溫度20℃，曝氣時(shí)間24h，溶解氧3 mg/L，厭氧階段葡萄糖的投加量1.40g/L，好氧階段NaHCO3的投加量0.75g/L。采用微電解-A/O工藝處理電鍍廢水，出水中氨氮、總氮和COD的質(zhì)量濃度均達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900-2008），去除效果顯著、穩(wěn)定。

微電解；A/O；電鍍廢水；氨氮；廢水處理

0 前言

電鍍是利用電化學(xué)方法對金屬和非金屬表面進(jìn)行裝飾、保護(hù)及獲取某些新性能的一種工藝過程［1］。電鍍廢水中含有的重金屬離子（如鉻、銅、鎳、鎘、鉛、錫等）屬有毒物質(zhì)，如不經(jīng)治理就直接排放，既污染環(huán)境，又浪費(fèi)寶貴的重金屬資源，必須加以綜合處理。20世紀(jì)80年代，利用微生物處理重金屬工業(yè)廢水成為國內(nèi)外科研人員研究的新課題，它具有效率高、選擇性強(qiáng)、吸附容量大等優(yōu)點(diǎn)，不會造成二次污染，且廢水處理成本低，面世后便引起了廣泛注意，得到了較快的發(fā)展［2］。

微電解法作為一種廢水預(yù)處理方法被廣泛研究，鐵碳填料的氧化還原反應(yīng)、電化學(xué)作用以及其上發(fā)生的微小原電池反應(yīng)可對廢水中的污染物起到預(yù)處理的作用［3－4］。A/O 工藝是生物脫氮的傳統(tǒng)工藝，一般包括硝化和反硝化兩個(gè)階段，分別由硝酸菌和反硝酸菌作用完成，被廣泛應(yīng)用于各類工程［5］。

本文采用微電解-A/O工藝處理電鍍廢水。其中，微電解作為預(yù)處理單元主要用于氧化難降解的有機(jī)物，A/O單元用于去除大部分的氨氮、有機(jī)氮和COD。重點(diǎn)考察了微電解和A/O單元運(yùn)行的最佳工藝參數(shù)，為進(jìn)一步工業(yè)化應(yīng)用提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)

1.1 試劑、材料和儀器

試劑：HCl，NaOH，NaHCO3，葡萄糖，磷酸二氫鉀，微量元素營養(yǎng)液，鐵碳原料。

試驗(yàn)所用廢水取自浙江某電鍍廠，外觀略帶黃色，無味。水質(zhì)指標(biāo)為：COD 260.6mg/L，氨氮30.98mg/L，總氮131mg/L。廢水中的有機(jī)氮主要來自于除油、除蠟等前處理工序。

儀器：恒溫?cái)嚢杵?，BT100-1F型恒流蠕動(dòng)泵，UV-2550型紫外可見分光光度計(jì)，WTW Oxi 3205型溶氧儀，CM-05型COD多參數(shù)分析儀，轉(zhuǎn)子流量計(jì)。

1.2 試驗(yàn)方法

微電解-A/O工藝流程，如圖1所示。其中，好氧池的有效容積為6.5L，厭氧池的有效容積為3.5 L。電鍍廢水先經(jīng)過微電解去除部分難降解的有機(jī)物；再加入NaOH調(diào)節(jié)pH值至7.5左右；然后進(jìn)入A/O反應(yīng)器去除大部分有機(jī)物、氨氮和有機(jī)氮，通過污泥回流使生物脫氮更加充分；最后經(jīng)過沉淀池進(jìn)行泥水分離，使之達(dá)標(biāo)排放。

圖1 微電解-A/O工藝流程

1.3 分析方法

采用重鉻酸鉀滴定法（GB 11914-89）分析COD；采用蒸餾－中和滴定法（HJ 537-2009）分析氨氮；采用硒催化礦化法（GB 11891-89）分析凱氏氮；采用酚二磺酸分光光度法（GB/T 7480-1987）測定硝酸鹽氮；采用鹽酸萘乙二胺分光光度法（HJ 479-2009）測定亞硝酸鹽氮。

2 結(jié)果與討論

2.1 微電解預(yù)處理試驗(yàn)

2.1.1 最佳pH值的確定

微電解所用的填料為鐵碳不規(guī)則性填料，該填料性能良好，適合用于電鍍廢水的處理。文獻(xiàn)［6-9］指出：微電解最適合的環(huán)境條件為酸性條件；對于不同類型的廢水，微電解的最佳pH值有所變化。分別調(diào)節(jié)廢水的pH 值為2，3，4，5，6，研究pH 值對出水中COD的質(zhì)量濃度和有機(jī)氮轉(zhuǎn)化量的影響，試驗(yàn)結(jié)果，如圖2所示。

圖2 pH值對出水中COD和有機(jī)氮轉(zhuǎn)化量的影響

由圖2可知：隨著pH值從2升高至6，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化量呈下降趨勢，出水中COD的質(zhì)量濃度呈上升趨勢；當(dāng)pH值為3時(shí)，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化量較高，且出水中COD的質(zhì)量濃度最低。因此，確定最佳的pH值為3。

2.1.2 最佳曝氣時(shí)間的確定

曝氣時(shí)間對有機(jī)物的去除及能耗均有影響。對于企業(yè)而言，曝氣時(shí)間還關(guān)系到廢水處理的運(yùn)行成本。設(shè)定曝氣時(shí)間為2，4，6，10，12h，研究曝氣時(shí)間對出水中COD的質(zhì)量濃度和有機(jī)氮轉(zhuǎn)化量的影響，試驗(yàn)結(jié)果，如圖3所示。

由圖3可知：隨著曝氣時(shí)間從2h延長至6h，出水中COD的質(zhì)量濃度呈下降趨勢，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化量迅速上升；隨著曝氣時(shí)間從6h延長至12h，出水中COD的質(zhì)量濃度和有機(jī)氮轉(zhuǎn)化量變化不大。因此，確定最佳的曝氣時(shí)間為6h。

圖3 曝氣時(shí)間對出水中COD和有機(jī)氮轉(zhuǎn)化量的影響

2.2 A/O工藝運(yùn)行試驗(yàn)

2.2.1 NaHCO3的影響

氨氧化菌在將氨氮氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽的過程中會消耗堿度，使環(huán)境呈酸性，因此，需要外加堿度。本試驗(yàn)選擇投加NaHCO3來增加堿度。該電鍍廢水本身的堿度在0.6g/L左右，計(jì)算求得NaHCO3的理論投加量為1.23g/L。分別投加0.45，0.60，0.75，0.90，1.05，1.20g/L 的 NaHCO3至曝氣池中補(bǔ)充堿度，研究NaHCO3的投加量對出水中各項(xiàng)指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果，如圖4所示。

圖4 NaHCO3的投加量對出水中各項(xiàng)指標(biāo)的影響

由圖4可知：當(dāng)NaHCO3的投加量為0.45～0.75g/L時(shí)，出水中氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、凱氏氮和COD的質(zhì)量濃度均呈下降趨勢；當(dāng)NaHCO3的投加量為0.90～1.20g/L時(shí)，上述各項(xiàng)指標(biāo)的質(zhì)量濃度均變化不大。由此可見，當(dāng)NaHCO3的投加量為0.75g/L時(shí)，電鍍廢水已基本達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 葡萄糖的影響

在厭氧池中投加葡萄糖，可補(bǔ)充反硝化脫氮過程中消耗的碳源。計(jì)算求得葡萄糖的理論投加量為1.14g/L，此外微生物自身的生長也會消耗部分碳源。分別投加0.50，0.80，1.10，1.40，1.70，2.00 g/L的葡萄糖至厭氧池中補(bǔ)充外加碳源，研究葡萄糖的投加量對出水中各項(xiàng)指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果，如圖5所示。

圖5 葡萄糖的投加量對出水中各項(xiàng)指標(biāo)的影響

由圖5可知：當(dāng)葡萄糖的投加量為0.50～1.40 g/L時(shí)，出水中硝酸鹽和凱氏氮的質(zhì)量濃度呈下降趨勢，氨氮、亞硝酸鹽和COD的質(zhì)量濃度變化不大；當(dāng)葡萄糖的投加量為1.70～2.00g/L時(shí)，出水中氨氮和COD的質(zhì)量濃度呈上升趨勢，硝酸鹽、亞硝酸鹽和凱氏氮的質(zhì)量濃度變化不大。由此可見，過量的葡萄糖不僅會使出水中COD的質(zhì)量濃度升高，而且會抑制氨氧化菌的活性。綜上所述，當(dāng)葡萄糖的投加量為1.40g/L時(shí)，電鍍廢水已基本達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.3 曝氣時(shí)間的影響

考慮到硝酸菌和亞硝酸菌的代時(shí)較長，因此，分別設(shè)定好氧池的曝氣時(shí)間為8，12，15，24，48h，研究曝氣時(shí)間對出水中各項(xiàng)指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果，如圖6所示。

圖6 曝氣時(shí)間對出水中各項(xiàng)指標(biāo)的影響

由圖6可知：隨著曝氣時(shí)間從8h延長至15h，出水中氨氮和COD的質(zhì)量濃度呈下降趨勢；隨著曝氣時(shí)間從24h延長至48h，出水中氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、凱氏氮和COD的質(zhì)量濃度基本不變。由此可見，當(dāng)曝氣時(shí)間為24h時(shí)，已基本去除絕大部分的有機(jī)物和總氮。

2.2.4 溫度的影響

考慮到溫度會對微生物的降解活性產(chǎn)生影響，因此，分別設(shè)定溫度為24，22，20℃，研究溫度對出水中各項(xiàng)指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果，如圖7所示。

圖7 溫度對出水中各項(xiàng)指標(biāo)的影響

由圖7可知：當(dāng)溫度為24℃，22℃和20℃時(shí)，出水中氨氮、凱氏氮和COD的質(zhì)量濃度均能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，且20℃時(shí)的處理效果略好于24℃和22℃時(shí)的?？紤]到廢水的實(shí)際溫度約為20℃，且升高溫度會增加運(yùn)行成本，所以確定最佳的溫度為20℃。

2.2.5 溶解氧的影響

溶解氧是通過曝氣實(shí)現(xiàn)的，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)可以有效地控制曝氣量，從而改變微電解-A/O工藝的溶解氧。試驗(yàn)結(jié)果表明：溶解氧應(yīng)控制在3mg/L左右；低于3mg/L，氨氮和亞硝酸鹽降解不徹底，導(dǎo)致出水中氨氮和亞硝酸鹽的質(zhì)量濃度升高；高于3 mg/L，則會導(dǎo)致能耗升高［10］。

3 結(jié)論

（1）采用微電解工藝可以去除電鍍廢水中部分難降解的有機(jī)物。微電解的最佳試驗(yàn)條件為：調(diào)節(jié)電鍍廢水的pH值至3.0，曝氣6h。

（2）A/O工藝的最佳條件為：運(yùn)行溫度20℃，曝氣時(shí)間24h，溶解氧3mg/L，厭氧階段葡萄糖的投加量1.40g/L，好氧階段NaHCO3的投加量0.75 g/L。采用微電解-A/O工藝處理電鍍廢水，出水中氨氮、總氮和COD的質(zhì)量濃度均達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900-2008），去除效果顯著、穩(wěn)定。

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Treatment of Electroplating Wastewater by Micro-electrolysis-A/O Process

ZHANG Bin-bin， WANG Kai-chun， DONG Zi-bin， YANG Zhi-lin， YUAN Li-juan， LⅠ Xue-zi
（China Bluestar Lehigh Engineering Corporation，Lianyungang 222004，China）

The electroplating wastewater of an enterprise in Zhejiang province was treated by micro-electrolysis-anaerobicaerobic process with focus on investigating the effects of the process conditions on the wastewater treating efficiency.When micro-electrolysis is performed，the pH value in the electroplating wastewater is adjusted to 3.0，and aerated for 6h.The optimum A/O process conditions are as follows：operating temperature is 20℃，aeration time 24h，dissolved oxygen 3mg/L，dosage of C6H12O61.40g/L in anaerobic phase and dosage of NaHCO30.75g/L in aerobic phase.When micro-electrolysis-A/O process is used to treat electroplating wastewater，the mass concentrations of ammonia nitrogen，total nitrogen and COD in the treated water are all up to the Discharge Standards of Electroplating Contaminants（GB 21900-2008），removing efficiency being remarkable and stable.

micro-electrolysis；anaerobic-aerobic；electroplating wastewater；ammonia nitrogen；wastewater treatment

江蘇省科技廳科技公共服務(wù)平臺項(xiàng)目（BM2011094）；連云港市中小企業(yè)創(chuàng)新基金（CK201005）

X 703.1

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1000-4742（2013）01-0039-04

2011-11-24