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， 李學字

（中藍連海設計研究院，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， 李學字

（中藍連海設計研究院，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。微電解時調節電鍍廢水的pH值至3.0，曝氣6h。A/O工藝的最佳條件為：運行溫度20℃，曝氣時間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的質量濃度均達到《電鍍污染物排放標準》（GB 21900-2008），去除效果顯著、穩定。

微電解；A/O；電鍍廢水；氨氮；廢水處理

0 前言

電鍍是利用電化學方法對金屬和非金屬表面進行裝飾、保護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，如不經治理就直接排放，既污染環境，又浪費寶貴的重金屬資源，必須加以綜合處理。20世紀80年代，利用微生物處理重金屬工業廢水成為國內外科研人員研究的新課題，它具有效率高、選擇性強、吸附容量大等優點，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，得到了較快的發展［2］。

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

本文采用微電解-A/O工藝處理電鍍廢水。其中，微電解作為預處理單元主要用于氧化難降解的有機物，A/O單元用于去除大部分的氨氮、有機氮和COD。重點考察了微電解和A/O單元運行的最佳工藝參數，為進一步工業化應用提供依據。

1 試驗

1.1 試劑、材料和儀器

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

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

儀器：恒溫攪拌器，BT100-1F型恒流蠕動泵，UV-2550型紫外可見分光光度計，WTW Oxi 3205型溶氧儀，CM-05型COD多參數分析儀，轉子流量計。

1.2 試驗方法

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。電鍍廢水先經過微電解去除部分難降解的有機物；再加入NaOH調節pH值至7.5左右；然后進入A/O反應器去除大部分有機物、氨氮和有機氮，通過污泥回流使生物脫氮更加充分；最后經過沉淀池進行泥水分離，使之達標排放。

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 結果與討論

2.1 微電解預處理試驗

2.1.1 最佳pH值的確定

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

圖2 pH值對出水中COD和有機氮轉化量的影響

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

2.1.2 最佳曝氣時間的確定

曝氣時間對有機物的去除及能耗均有影響。對于企業而言，曝氣時間還關系到廢水處理的運行成本。設定曝氣時間為2，4，6，10，12h，研究曝氣時間對出水中COD的質量濃度和有機氮轉化量的影響，試驗結果，如圖3所示。

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

圖3 曝氣時間對出水中COD和有機氮轉化量的影響

2.2 A/O工藝運行試驗

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，使環境呈酸性，因此，需要外加堿度。本試驗選擇投加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至曝氣池中補充堿度，研究NaHCO3的投加量對出水中各項指標的影響，試驗結果，如圖4所示。

圖4 NaHCO3的投加量對出水中各項指標的影響

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

2.2.2 葡萄糖的影響

在厭氧池中投加葡萄糖，可補充反硝化脫氮過程中消耗的碳源。計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充外加碳源，研究葡萄糖的投加量對出水中各項指標的影響，試驗結果，如圖5所示。

圖5 葡萄糖的投加量對出水中各項指標的影響

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

2.2.3 曝氣時間的影響

考慮到硝酸菌和亞硝酸菌的代時較長，因此，分別設定好氧池的曝氣時間為8，12，15，24，48h，研究曝氣時間對出水中各項指標的影響，試驗結果，如圖6所示。

圖6 曝氣時間對出水中各項指標的影響

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

2.2.4 溫度的影響

考慮到溫度會對微生物的降解活性產生影響，因此，分別設定溫度為24，22，20℃，研究溫度對出水中各項指標的影響，試驗結果，如圖7所示。

圖7 溫度對出水中各項指標的影響

由圖7可知：當溫度為24℃，22℃和20℃時，出水中氨氮、凱氏氮和COD的質量濃度均能夠達到排放標準，且20℃時的處理效果略好于24℃和22℃時的。考慮到廢水的實際溫度約為20℃，且升高溫度會增加運行成本，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現的，調節轉子流量計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。試驗結果表明：溶解氧應控制在3mg/L左右；低于3mg/L，氨氮和亞硝酸鹽降解不徹底，導致出水中氨氮和亞硝酸鹽的質量濃度升高；高于3 mg/L，則會導致能耗升高［10］。

3 結論

（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物。微電解的最佳試驗條件為：調節電鍍廢水的pH值至3.0，曝氣6h。

（2）A/O工藝的最佳條件為：運行溫度20℃，曝氣時間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的質量濃度均達到《電鍍污染物排放標準》（GB 21900-2008），去除效果顯著、穩定。

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［1］湯榮年，康思琦，尹庚明，等.電鍍廢水綜合治理新工藝研究［J］.五邑大學學報：自然科學版，2002，16（4）：39-43.

［2］葉恒朋，陸少鳴，汪曉軍.微生物法處理電鍍廢水技術概況與展望［J］.環境技術，2002（5）：31-34.

［3］BELL L S，DEVLIN J F，GILLHAM R W，et al.A sequential zero valent iron and aerobic biodegradation treatment system for nitrobenzene［J］.Journal of Contaminant Hydrology，2003，66（3）：201-217.

［4］周培國，傅大放.微電解工藝研究進展［J］.環境污染治理技術與設備，2001，2（4）：18-24.

［5］鄭平，徐向前，胡寶蘭，等.新型生物脫氮理論與技術［M］.北京：科學工業出版社，2004.

［6］劉定富，葛麗穎.pH值調控對電鍍廢水處理的影響［J］.環保科技，2008，14（1）：8-10.

［7］張子間，李彩虹，陳凡植.微電解－微生物法組合工藝處理含鉻電鍍廢水［J］.山東理工大學學報：自然科學版，2004，18（2）：16-20.

［8］程敏.生物法處理電鍍廢水技術探討［J］.電鍍與精飾，1999，21（6）：32-33.

［9］李福德.微生物治理電鍍廢水方法［J］.電鍍與精飾，2002，24（2）：35-37.

［10］羅道成，易平貴，劉俊峰.電鍍廢水綜合治理的應用實踐［J］.工業水處理，2003，23（9）：69-71.

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平臺項目（BM2011094）；連云港市中小企業創新基金（CK201005）

X 703.1

A

1000-4742（2013）01-0039-04

2011-11-24