常見的電鍍廢水處理工藝通常是采用傳統(tǒng)化學(xué)處理法對不同種類的廢水進(jìn)行分類處理，從而達(dá)到回收重金屬且使廢水達(dá)標(biāo)排放的目的〔1, 2, 3〕。然而，隨著《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ 發(fā)布稿） （GB 21900— 2008）的發(fā)布，N、P、COD 等污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，僅僅采用傳統(tǒng)化學(xué)處理并不能很好地達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)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(fù)荷能力強等諸多優(yōu)點。將MBR 用于工業(yè)污水的處理國內(nèi)外近年來研究較多，并已經(jīng)有了實際應(yīng)用，實踐證明采用化學(xué)處理結(jié)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)品種類較多，所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)也較復(fù)雜。設(shè)計采用化學(xué)處理結(jié)合A2/O-MBR 的新工藝對園區(qū)的絡(luò)合廢水及前處理廢水進(jìn)行處理，將傳統(tǒng)化學(xué)處理作為生化段的預(yù)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(diào)試完成后經(jīng)過幾個月的連續(xù)監(jiān)測表明，經(jīng)過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(fù)荷能力

  1 廢水水量及水質(zhì)情況
  
  1.1 設(shè)計進(jìn)水水量及水質(zhì)
 
  本工藝處理的對象為園區(qū)內(nèi)車間排放的電鍍前處理廢水及絡(luò)合廢水，項目前期對車間排放廢水進(jìn)行水量調(diào)查及取樣分析得到前處理廢水設(shè)計水量為750 m3/d，設(shè)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(shè)計水量為250 m3/d，設(shè)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(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求
 
  上述兩類廢水顯然都達(dá)不到生化進(jìn)水要求，必須經(jīng)過各自的預(yù)處理后方能進(jìn)入A2/O-MBR 系統(tǒng)。因此設(shè)計首先采用傳統(tǒng)工藝對廢水進(jìn)行分類預(yù)處理，經(jīng)過預(yù)處理的生化進(jìn)水所要求的水質(zhì)指標(biāo)如下： COD 300 mg/L 左右，氨氮30～35 mg/L，總磷3～6 mg/L，SS 不超過50 mg/L，總銅、總鎳、總鋅均低于0.5 mg/L。

  1.3 設(shè)計出水水質(zhì)
 
  設(shè)計出水水質(zhì)以《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（發(fā)布稿）（GB 21900—2008）規(guī)定的表 2 的排放標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，具體指標(biāo)如表 1 所示。

2 處理工藝
 
  2.1 工藝選擇
 
  MBR 反應(yīng)器具有處理效果好，占地面積小，抗沖擊負(fù)荷能力強等優(yōu)良特性，綜合考慮，決定采用化學(xué)處理結(jié)合A2/O-MBR 的工藝?；瘜W(xué)處理作為 A2/O-MBR 工藝的預(yù)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(fù)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)過預(yù)處理的廢水經(jīng)pH 回調(diào)后送入生化處理系統(tǒng)。

  預(yù)處理過程如下： 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。

1 A2/O-MBR 工藝流程 

  由圖 1 可見，經(jīng)預(yù)處理后的混合廢水入pH 回調(diào)池，加酸將廢水的pH 調(diào)節(jié)為9～9.5。經(jīng)pH 回調(diào)后的廢水進(jìn)入?yún)捬醭?，厭氧池設(shè)計較大，總的停留時間較長，在起到水解酸化作用的同時也起到了生化調(diào)節(jié)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(yīng)， 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(xì)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(shè)回流管使部分污泥回流入?yún)捬醭亍?/span>

  2.2 主要構(gòu)筑物參數(shù)及設(shè)備選型
 
  （1）生化pH 回調(diào)池。由于經(jīng)過物化預(yù)處理后的電鍍廢水呈堿性，不能直接進(jìn)入生化系統(tǒng)，因此在厭氧池前設(shè)置一個pH 回調(diào)池，通過pH 自動控制系統(tǒng)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(jié)構(gòu)，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，總停留時間為21 h。每個厭氧池均在對角線的位置設(shè)有兩個潛水?dāng)嚢杵?，池間過流孔上下交錯布置，以改善池內(nèi)的水力條件，更好地起到水解酸化及水質(zhì)調(diào)節(jié)的作用。鋼砼結(jié)構(gòu)，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(shè)計停留時間11.5 h，鋼砼結(jié)構(gòu)，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(shè)計停留時間8 h，對角線的位置設(shè)有兩個潛水?dāng)嚢杵?，鋼砼結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)，地上 2.5 m，地下3.5 m。

  （6）MBR 池。4 個，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(jié)構(gòu)，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(jī)。2 個，1 用1 備，設(shè)計風(fēng)量為20 m3/min。

  （9）MBR 電磁閥、真空罐及自吸泵。設(shè)4 個電磁閥、2 個水環(huán)式真空泵及4 個自吸泵，通過自控系統(tǒng)控制電磁閥、真空泵及自吸泵的啟閉，實現(xiàn)每個 MBR 池每出水4 min 后停12 min 繼續(xù)出水。自吸泵 Q≥15 m3/h，H≥10 m，根據(jù)真空罐內(nèi)的液位控制自吸泵開啟數(shù)量。

  （10）硝化液回流泵。2 個，1 用1 備。Q≥100 m3/h， H≥15 m。進(jìn)水管由MBR 池底接出，通過調(diào)節(jié)出水管閥門調(diào)節(jié)回流比，正常運行中回流比設(shè)為200%。

  （11）污泥回流泵。2 個，可同時開啟。Q≥10 m3/h，H≥10 m。

  （12）自動控制系統(tǒng)。1 套，可設(shè)置為全自動模式及手動模式，用于控制MBR 池的出水。

  3 系統(tǒng)調(diào)試運行
 
  3.1 系統(tǒng)的啟動及調(diào)試
 
  本工程于2011 年3 月建成并開始調(diào)試，由于厭氧池調(diào)試耗時較長，整個調(diào)試過程持續(xù)近8 個月。生化系統(tǒng)調(diào)試首行污泥培養(yǎng)，種泥來自附近一個市政污水廠。養(yǎng)泥過程中硝化液回流系統(tǒng)及曝氣系統(tǒng)正常開啟，使缺氧池和好氧池中污泥形成循環(huán)，每日監(jiān)測MBR 池中的MLSS、SVI、COD、氨氮、總磷等指標(biāo)，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(yǎng)泥過程中污泥量增加很快。連續(xù)運行兩周后開始馴化，此時MBR 池中MLSS 達(dá)到3 000 mg/L， SV30 已達(dá)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(biāo)均達(dá)到比較好的狀態(tài)。馴化開始后逐步將化學(xué)處理部分的出水導(dǎo)入?yún)捬醭?，并通過厭氧池進(jìn)入缺氧池中，在進(jìn)水的同時開啟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(wěn)定。馴化過程中每日監(jiān)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(shè)計要求，以保障生化系統(tǒng)的安全運行。每日監(jiān)測MBR 池中 MLSS、SVI、COD、氨氮、總磷等指標(biāo)以及出水的 COD、氨氮、總磷含量，通過出水水質(zhì)情況來考察活性污泥對污水的適應(yīng)性。同時繼續(xù)于缺氧池中投加葡萄糖補充COD，而不再補充N、P。考慮到正常運行時的進(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(yǎng)泥開始到完成馴化MBR 池內(nèi)MLSS 變化情況如圖 2 所示。

圖 2 MBR 池內(nèi)MLSS 隨時間變化情況

  由圖 2 可見，馴化開始后MBR 池內(nèi)MLSS 增速放慢，趨于停滯，隨后又有一定的下降，說明池內(nèi)的部分微生物因為不適應(yīng)處理水質(zhì)遭到淘汰，一段時間后又呈穩(wěn)定緩慢上升趨勢，并zui終穩(wěn)定在3 500 mg/L 左右，說明此時基本完成馴化。

  在保證活性污泥性狀及出水水質(zhì)穩(wěn)定的前提下，經(jīng)過了大約30 d 完成馴化，此時停止人工投加營養(yǎng)物。馴化初期MBR 出水水質(zhì)尚可，COD 達(dá)標(biāo)，氨氮和總磷超標(biāo)。隨著馴化的繼續(xù)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(xì)菌的生長周期較長，此時還未大量增殖，池內(nèi)硝化作用強度不夠，從而導(dǎo)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)過稀釋后對活性污泥微生物的毒性大大降低。但是隨著馴化過程的繼續(xù)，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法適應(yīng)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(nèi)微生物總量減少，且污泥活性有一定降低，生物增長速度放慢，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，到馴化后期，隨著活性污泥微生物逐漸適應(yīng)水質(zhì)，污泥量有所增加，MBR 出水的各項指標(biāo)也趨于正常，基本達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。好氧池馴化完成后開始逐步將部分回流硝化液分流至厭氧池前端，開啟沉淀池污泥回流系統(tǒng)，開始厭氧污泥的培養(yǎng)馴化過程，此過程持續(xù)近6 個月后整個生化系統(tǒng)開始進(jìn)入正常運行階段。整個調(diào)試過程均未排泥，到調(diào)試末期污泥穩(wěn)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(yīng)器內(nèi)污泥濃度的提高，然而從出水效果來看，低負(fù)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
  厭氧池開始調(diào)試后即每天對生化系統(tǒng)進(jìn)出水進(jìn)行日常水質(zhì)監(jiān)測。運行中控制好進(jìn)水水質(zhì)在設(shè)計范圍內(nèi)，DO 控制為2～4 mg/L，硝化液回流比200%， MLSS 穩(wěn)定在3 500 mg/L 左右。從監(jiān)測結(jié)果來看，系統(tǒng)出水水質(zhì)良好、運行穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷能力較強，經(jīng)本工藝處理后出水水質(zhì)達(dá)到甚至優(yōu)于《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（發(fā)布稿）（GB 21900—2008）中的要求。隨著厭氧池調(diào)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 萬元，其中MBR 膜組件費用為85 萬元?；瘜W(xué)預(yù)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(shè)備維護(hù)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(shè)備維護(hù)費1.16 元/m3，總運行費用為6.9 元/m3。

  5 結(jié)論
 
  （1）采用傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法和A2/O-MBR 相結(jié)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(wěn)定，達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ 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(wěn)定在3 500 mg/L 左右，但這并沒有對處理效果產(chǎn)生不利影響。整個處理系統(tǒng)具有較強的抗沖擊負(fù)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(tǒng)之前采用傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法對廢水進(jìn)行預(yù)處理，使其對活性污泥的毒害降到zui低。