电镀废水AO-ABFT技术改造工程实例

孟家兴

（中煤科工集团杭州研究院有限公司，浙江 杭州 311201）

二十一世纪以来，随着我国工业化进程的迅猛发展，电镀行业引发的水环境污染问题也日趋严重。因此，加强对电镀废水的管控与治理是目前面临的主要问题之一［1］。电镀废水含有多种重金属 （如Ni2+、Cu2+等），氮磷含量也高，具有水质变化大、成分复杂、对环境危害性强的特性［2］。常规处理电镀废水的方法，主要有化学沉淀法、物化法、膜分离法和吸附法［3-5］等，虽有较好的处理效果，但主要针对重金属、氰化物，而对有机物及氮元素的去除则难以达到出水标准。针对这一现状，目前研究人员多采用经济的生化处理工艺。

当前，电镀行业逐渐加强了对有机物、氮和磷元素的去除管理。由于电镀废水含盐率高、可生化性低等，单一的生化处理难以降解大分子有机物，无法实现出水的达标排放。许多电镀企业采用生化-物化组合工艺对氮元素进行去除，但稳定性较差。因此，本研究在原有的物化-生化基础上进行工艺改造（强化生化系统脱氮能力），经过小试实验分析和中试试运行，最终确定生化系统采用AO-ABFT（曝气生物流化床）组合工艺，以提高脱氮效果以及系统出水的稳定性。

1 电镀废水处理工艺

1.1 工艺概况

本研究的原工艺状况：处理水量为80 ～100m3／d，要求系统运行一天的时间为8～16 h。原水经混合后依次经物化、生化处理后流入城市污水处理厂，其中的沉淀池出水部分回流至生化池前端，进一步强化脱氮效果。具体流程如图1。

图1 原工艺流程图

1.2 存在问题

该工程的废水取自某企业电镀废水，废水水质、工艺进出水的水质及排放标准见表1。由表1可知，电镀废水主要污染指标有CODCr、TP、ρ（Ni2+）、NH3-N及TN等。原水经前端的两级物化处理后，TP、ρ（Ni2+）分别实现了99.58%、99.80%的去除率，基本达到排放标准。生化处理后，COD、TP和ρ（Ni2+）都已实现达标排放，但对氮类元素物质的去除结果不理想，且TN多以NH3-N的形式存在（NH3-N约占81.77%），因此考虑借助物化技术强化对NH3-N的降解。NaClO氧化氨氮时具有去除效率高、速度快的特点，故本工艺采用NaClO去除氨氮［6］，但经长期的工艺运行后仍存在问题。

表1 原工艺的进、出水水质指标 mg／L

理论上，NaClO氧化1 g NH3-N需要7.6 g的有效氯，但胡小兵等［7］实验证明，只有实际投加量远大于理论计算值时，才能有效保证NH3-N的去除率，这在一定程度上加重了经济损耗。另外，NaClO加药间未配置在线监测仪器，仅依靠人工经验进行药量的投加，难以保证药剂添加量的准确性。一旦加药量在误差范围外，将导致出水NH3-N不稳定，并存有超标的可能。此外，NaClO超量投加易产生的Cl-，可能会使COD在测量时因屏蔽剂不足出现测量误差，或者残留的Cl-在回流时对活性污泥产生副作用。因此，在原工艺的基础上对生化系统进行提标改造，以实现出水的稳定达标。

2 工艺调试及运行效果

2.1 工艺调试

基于以上工艺问题和难以实现出水稳定排放的现状，新工艺在改造前已进行了小试实验和中试研究，最终确定采用AO-ABFT组合工艺。须注意的是，本研究中前端物化工艺保持不变。新工艺ABFT以固定在生物载体上的高效微生物，实现NH3-N的高效转化，尤其是与AO工艺组合时，兼顾了活性污泥法、生物膜法和固定化微生物技术的优点。此外，该工艺段具有运行管理方便、操作简单特点，因此在水处理领域被广泛应用［8-10］。改造后的具体工艺流程见图2。

图2 现工艺流程图（新工艺）

调试周期为1个月，技术改造期间保证DO充足，维持在4～6mg／L。改造后已试运行1个月，出水水质基本稳定。其中，COD、TP、ρ（Ni2+）、NH3-N和TN 的 质 量 浓 度 分 别 为 18、0.7、0.037、0.512和17.2mg／L。

2.2 运行效果

2.2.1 NH3-N的处理效果

图3为AO-ABFT组合工艺对某企业电镀废水中NH3-N的处理效果。

图3 组合工艺出水中NH3-N浓度变化及去除率

该工艺调节池进水中NH3-N的质量浓度175.0～230.0mg／L范围内，因进水时段各车间排放废水不同使得NH3-N质量浓度不稳定。经AO处理后，NH3-N质量浓度为110.0mg／L左右，占TN质量浓度的41%；而在运行后期，AO单元出水中NH3-N也呈现下降趋势，最终经过ABFT工艺处理后出水中NH3-N质量浓度小于6.0mg／L，运行后期质量浓度甚至降低到0.2～1.0mg／L，去除率高达97%～99%。随着组合工艺运行数据看，表明硝化细菌的活性增强，系统运行趋于稳定（较原有生化系统稳定性增强了），使得其在后续出水中NH3-N去除率增高［11］。

2.2.2 TN的去除效果

组合工艺对电镀废水中TN的去除效果由图4所示。工艺运行期间，经前端处理后调节池进水TN的质量浓度在300mg／L左右，经AO处理后，TN质量浓度在150～220mg／L范围内波动，极不稳定。该企业中AO生化处理对TN的去除效果较差，虽有所降低，但仅依靠AO系统进行脱氮处理时，TN含量远大于排放限值标准。AO生化出水经ABFT处理后，出水中TN平均质量浓度在20.42mg／L，基本低于污水厂进口处限值的30.00mg／L，达到排放标准；再者，部分出水经回流管道再次回流至AO进水口中，进一步强化脱氮效率。就运行数据来看，ABFT技术对末端TN的处理有明显的优势，整体而言，TN去除率可达90%以上，最高去除率可实现96.5%的去除率，试运行的1个月期间，达标率为100%。

图4 组合工艺出水中TN质量浓度变化及去除率

ABFT去除效率较高的原因在于ABFT工艺依靠生物酶与载体的固定化技术，创造适合硝化细菌生长繁殖的环境，提高硝化和反硝化速度，同时还可以使反硝化细菌有较高的活性，从而显著提高处理效率和污水脱氮效果［12］。

综上所述，原有工艺的基础上进行的技术改造，经过1个月的调试和试运行后，出水已成功实现稳定达标。AO-ABFT组合工艺对企业电镀废水中氮元素污染物有着良好的处理效果。

3 结论

针对原有工艺存在问题，提出AO-ABFT组合工艺的技术改造。改造后的工艺可以有效去除电镀废水中的氮类污染物，工艺运行数据表明：

1）NH3-N 和TN 排放质量浓度低于20和30mg／L，现已连续稳定运行1个月，出水水质达标率为100%。

2）ABFT工艺技术成熟，调控及运行的操作简单便捷，无需配置过多人员，降低了投资费用和运行费用，易于管理，适用于不同规模的电镀生产企业。同时，也为电镀废水的处理提供了工程经验和设计依据，进一步实现电镀废水持续性的稳定达标排放。