研究分析重金属废水处理的中试试验
新闻来源：山东智信环保 发布时间：2016-08-20 09:21 点击：次
一、中试试验启动运行
1、试验水质及流程概览
废水来自于依托于某电镀集中区的废水处理中心，内有50余条电镀生产线，水质比较复杂。目前，水量大概为2-3000吨/天，主要重金属为镍（含离子态、络合态），铜，铬，锌等。重金属废水前段（非生化段）处理的主要工艺为次氯酸钠破络，再加碱沉淀；也是造成后段生化处理是电导率居高不下的主要原因。
水质特点：电导率高；前段处理工艺运行不稳定，有时会有重金属残余。
2、系统运行
所接种污泥来自周边某生化制药企业废水处理装置，养泥过程中硝化液回流系统及曝气系统正常开启。在UASB（酸化反应器）中试进水COD加入适量葡萄糖以提高BC比。
反应器启动初期，污泥生长效果不好，不能形成很好的颗粒，有时甚至会浮起。这一阶段持续30-40天。经过这一阶段，污泥浓度基本稳定，镜检生物相钟虫、累枝虫、吸管虫增多。原生动物的出现大概表明反应装置中污泥（即微生物菌群）的驯化告一段落。装置中所投加填料上出现挂膜，微生物量逐渐增加。
工艺流程后段平板膜的存在，一方面截留了训化出来的微生物流失；另一方面，出水重金属离子浓度进一步下降。
二、C/N/P去除效果分析
1、C的去除
装置对COD的去除率大约稳定在70%以上，出水COD大概在40-70mg/L左右。鉴于工业生产废水特性，进水水质波动大，有时会带来冲击，但最高时出水COD不会高于80mg/L。
2、N的去除
由于硝化细菌生长周期较长，在训化初期，出水氨氮高于进水氨氮。稳定阶段，出水氨氮的平均值为0.9 mg/L以下，远低于表3排放标准中8 mg/L的要求。这说明该装置的设计及工艺控制对硝化和反硝化微生物的富集是成功的。
在12次随机检测过程中，出水总氮最高为14.3 mg/L，最低为4 mg/L，低于表3规定的15 mg/L的要求。
3、P的去除
该装置对总磷的去除没有达到预期效果，出水中总磷有时还会高于进水。一方面，反应器在运行中未进行剩余污泥排放；另一方面，运行过程中，曝气池溶氧过高。仅从生化除磷角度考虑，恐怕该工艺无能为力。
原因分析：应该是除磷菌的生长出现了困难，或者其与脱碳以及脱氮微生物不能很好地共存，或者没有找到其适合生长的条件。
后续尝试：故尝试了化学法，协同生物法除磷。采用课题组自制药剂：改性硅酸钙。加入改性硅酸钙后，出水总磷最低为0.22 mg/L左右，但距离长期稳定在该水平，还有很长的路要走。
三、中试小结及后续工作：
1、微生物对COD、氨氮的去除率一直处于较高水平，表面微生物训化成功，能够适应含重金属和高含盐量的水质，且活性较强。
2、该工艺可抗受近15000US/cm的高电导率。
3、后续会进行高通量测序工作，以确定不同反应器中微生物的种群结构和丰度，深入探究耐高电导率废水的根本原因。
4、寻找更多的此类废水进行试验，以进一步改进装置及工艺条件。
答疑解惑：
▷1、电镀废水镍从0.8mg/L降为0.5mg/L以下有什么好的办法？
答：这个需要看废水中镍是何种形态。对于Ni2+，一般来说pH调整到10以上几乎就没有了；对于络合态镍而言，必须通过破络，或者直接加重捕剂（有一类重捕剂不需要破络）也可以做到，但水量大的话成本会上升。
▷2、为何取制药的污泥来驯化，跟电镀废水生化所需菌种有差异吧？厌氧系统对pH有什么要求？
答：污泥的来源只是就地取材；厌氧系统对pH要求不高，我们厌氧段进水pH为7-9。
▷3、除磷效果差，是在哪一个阶段？厌氧系统后还是AO后监测的？
答：所有的指标均为整个工艺结束后的指标，并未分段。
▷4、厌氧反应器刚启动阶段，不能形成很好颗粒的原因是什么呢？有没有采取措施？
答：最主要的原因就是污泥不能一下子适应这么高的电导率。再加上初期溶解氧偏高。
▷5、pH在4左右对厌氧系统有影响吗？
答：影响肯定有的，通常厌氧段的废水应该控制在中性偏碱。
▷6、生化各工序的停留时间根据什么设计的呢？
答：工艺设计时，现有一个总水量控制。进水流量控制在2-4 L/h，厌氧反应器有效容积60 L，A/O两端分别为20 L和40 L，以此类推，得出处理负荷。当然在实际运行过程中还需要进行微调，因为对A/O工艺而言，最重要的是污泥回流和硝化液回流。
▷7、对于除磷，可以理解为主要还是依靠排泥来达到效果的吗？由于该系统没有排泥，所以磷的除去效果没有。
答：这种说法很对，没考虑排泥的原因是舍不得把富集到的微生物放走。但更深层次的原因个人觉得生物除磷在这种工况下可能需要另作别论，即在高电导率废水生化处理过程中，除磷微生物的生存。
▷8、这里厌氧反应器是否可理解为深度水解反应器？
答：不完全是，我们最初考虑的是重金属废水就算有COD，但其实并不能直接适合微生物生产。所以先加厌氧，起到部分酸化的效果。
▷9、改性硅酸钙除磷原理应该是钙和磷反应生成磷酸钙沉淀去除的吧？
答：原理是离子交换，但最终和磷酸钙的生成有关。
▷10、这个厌氧系统的微生物主要种群是哪些？
答：由于外部因素，现除装置在运行外，其他工作处停顿状态，该工作会在后续完成。
▷11、重金属截留会造成富集，长期运行有没有中毒的可能？
答：微生物为何能耐受高电导率，初步估计是和微生物种群结构的改变有关，但更直接的证据有赖高通量测序的结果。且这电导率是经过摸索得到的，大于2万的话，真不行。
▷12、进水COD很低，好像最高才400mg/L多一点，设置厌氧的主要考虑是水解吗？
答：确实是出于水解考虑。
▷13、既然作为水解，如果减少这级厌氧有数据影响吗？
答：有影响，我们还尝试过减少一级AO，对最后出水影响很大。
▷14、高盐理解，问题是重金属。重金属离子是不是会造成蛋白质结构的破坏，并且富集作用可能会体现，哪怕有排泥。还有硅酸钙和普通的石灰、铁盐等有做过对磷的去除差异吗？
答：从近四个月的结果来看，运行一直比较稳定。改性硅酸钙不同于普通的硅酸钙，甚至石灰，是一种更致密的水合物。
▷15、中试成本有计算过吗？
答：中试工艺工艺成本真没算过，但业主单位全程参与，应该不是问题。
▷16、工程化适当提高好氧池曝气量，可能会对除磷有点作用？
答：高曝气量对某类微生物的富集不利。更直接的影响是没有办法实现两级AO。针对不同水质，工况还需另行调整。
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