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气浮机在电镀行业中的应用

By www.jorsun.com.cn - 11.20,2015

 电镀行业是当今全球三大污染工业之一,目前,我国每年排放电镀废水约4×109m3。废水中的重金属离子、有机化合物及无机化合物等有害物质进入环境,会对生态环境及人类社会产生广泛而严重的危害。目前电镀废水的处理方法有物理法、化学法和生物法等,但这些方法大多都是针对废水中的重金属离子和无机物,废水中的有机物没有得到处理。而日趋严格的电镀污染物新的排放标准的提出,使电镀废水中的有机物越来越引起环境保护及业内人士的重视,其对环境的污染以及在中水回用过程中对膜的污染,使这一问题日益凸显出来,亟待解决。笔者通过实验在去除综合电镀废水中重金属离子的基础上,尝试使用气浮—生化—混凝沉淀组合工艺去除电镀废水中的有机物。
  
  1·实验材料与方法
  
  1.1实验装置
  
  (1)气浮系统。实验使用的气浮装置如图1所示,装置自制,容积为20L。漩涡式充气机进气量为15m3/h。

  
  (2)接触氧化装置。研究中使用的接触氧化反应器装置如图2所示,接触氧化反应器有效容积为9L,其中挂4组填料,选取的填料为组合填料,由纤维束、塑料环片、套管和中心绳组成。接触氧化反应器有效水深为205mm。反应进水由水泵打入,出水由下部缝隙进入沉淀区,然后从出口排出,沉淀区有效容积为0.85L。

  
  1.2工艺流程
  
  总工艺流程如下:进水→气浮装置→接触氧化装置→混凝沉淀池→出水。
  
  试验所用废水来自平湖某电镀厂,废水中的重金属离子已经被去除,废水COD247mg/L。试验所用污泥取自曲阳污水处理厂,质量浓度为35.0g/L,VSS/SS为0.93,污泥活性好。
  
  1.3实验过程
  
  工厂废水首先进入气浮池,进行气浮试验。气浮出水直接进入接触氧化反应器,此段试验以序批式启动,向接触氧化反应器中通入7L废水,同时加入活性污泥2L。打开曝气机,保持DO>2mg/L,进行挂膜试验。挂膜成功后进行连续操作试验,由水泵将废水打入接触氧化反应器中,进行生化处理。生化处理出水进入混凝池,加入混凝剂后,用搅拌器先快搅30s,然后慢搅3min,静止30min后测实验结果。
  
  1.4分析方法
  
  每天从出水口取两次样,于6000r/min速度下离心40min,取上清液按文献中的方法测COD。pH和DO由WTW多功能参数仪Multi350i测量。
  
  2·结果与讨论
  
  2.1气浮处理
  
  COD去除率与出水COD随气浮时间的变化如图3所示。

  
  由图3可知,随着气浮时间的增加,出水COD逐渐降低,开始10min处理速率最快,10~70minCOD去除速率稳定,70min后COD基本停止降低,稳定在200mg/L左右;相应地,COD去除率随气浮时间的延长逐渐增大,最大达到17.5%。这表明,电镀废水中含有的一些具有表面活性的有机污染物,在微气泡的表面张力作用下与气泡黏附,并随气泡浮出水面而被除去。气浮前处理取得一定的效果。
  
  2.2生化处理
  
  2.2.1水力停留时间对COD去除率的影响
  
  生化处理的HRT对出水COD及COD去除率的影响如图4所示。

  
  由图4可知,COD去除率随HRT的升高而先升高后平稳。当HRT在10~16h,COD去除率>55%趋于平稳,但HRT在8~10h时,COD去除率开始下降。当HRT继续减少时,COD去除率开始显著下降,并且在反应器中看到有泡沫产生,溶氧也有降低的趋势,反应体系有破坏的迹象。所以为了维持较高的COD去除率,HRT应保持在10h以上。
  
  2.2.2DO对COD去除率的影响
  
  DO对COD去除率的影响见图5。

  
  由图5可知,在DO为4~8mg/L时,COD去除率几乎没有变化。在DO为2~4mg/L时,COD的去除率下降,菌种的新陈代谢作用已有减缓,在DO<2mg/L时,CODCr去除率迅速降低,且出水中含有大量絮团状脱落菌团,接触氧化反应器内还出现大量泡沫。这表明:在DO<4mg/L时,微生物的呼吸速率受到一些影响,在DO<2mg/L时,微生物出现大量菌种死亡,因此DO最好保持到4mg/L。
  
  2.2.3温度和pH对COD去除率的影响
  
  通过间隔时段取样测定,得COD去除率随pH变化情况,结果如图6所示。

  
  由图6可知,当pH从5升至8,COD去除率先逐渐提高,然后趋于平稳。但是,随着pH的继续增加COD去除率又开始降低。因为过高或过低的pH对微生物生长繁殖不利,生化处理时,pH应控制在6~8。
  
  温度变化对COD去除率的影响较为显著,见图7。

  
  由图7可知,在5~15℃的低温条件下,COD的去除率很低,最高为26%,这主要是由于低温下生物活性低、不易繁殖,对有机质分解率不高所致。当温度在20~40℃时,微生物生长繁殖,COD去除率呈先上升后稳定趋势,COD去除率为42%~54%。30℃时,微生物的活性较高,其生长繁殖需消耗的有机物较多,促使COD去除率升高,这与在此温度下微生物产生量最高是一致的。温度超过45℃后,COD去除率下降,说明高温开始对微生物产生不利影响。
  
  2.3混凝沉淀
  
  PAM和聚铝的投加量及体系的pH直接影响混凝沉淀的结果好坏,为了确定混凝沉淀工艺的最佳参数,本部分试验选取PAM投加量、聚铝投加量和pH等3个因素,每个因素选取3个水平,进行正交试验,结果见表1。

  
  从因素显著性分析的R(极差)可知,COD去除率的各因素影响程度由大到小依次为pH、PAM投加浓度、聚铝投加浓度。其中pH的影响最大。进而确定最佳反应参数条件为:PAM投加质量浓度为0.25mg/L、聚铝的投加质量浓度为2mg/L、pH为9。
  
  2.4气浮—生化—混凝沉淀组合工艺的处理结果
  
  在各工艺最佳处理条件下,即气浮处理70min;生化处理的HRT为10h、DO=4mg/L、温度30℃、pH为6~8;混凝沉淀时投加PAM0.25mg/L、聚铝2mg/L及体系的pH=9时,各阶段出水COD及总COD去除率见表2。

  
  3·结论
  
  (1)气浮效果随处理时间的延长而增加,气浮70min时出水COD稳定在200mg/L,COD去除率达到17.5%。气浮可以除掉一些对微生物有毒和难降解的有机物,大大减轻了后续生物处理的负荷。
  
  (2)生化处理时,当水力停留时间为10h、DO保持在4mg/L、温度在30℃、pH为6~8时,微生物的处理效果最好。
  
  (3)混凝沉淀时,为了达到最好的效果,PAM投加质量浓度0.25mg/L、聚铝投加质量浓度2mg/L,体系的pH为9。
  
  (4)整套工艺的实验结果表明:总COD去除率达到67.6%,出水COD<80mg/L,达到国家新的排放标准(GB21900-2008)。



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