2019年中国城镇污泥处理处置技术与应用高级研讨会 (第十届)日程暨邀请函
 
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详细介绍

电子行业废水MBR法处理回用中试研究

谷维梁,刘丽华,胡永健,王德山,陈彤,张松健
(北京赛诺水务科技有限公司,北京100083)


[摘要】使用MBR中试装置对电子行业废水的处理回用进行了,实验研究,并对MBR系统的清洗及污泥性状进
行了分析。结果表明,MBR系统对电子行业废水中的COD、氨氮、磷等污染物均有较好的处理效果,处理出水可达到
《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级标准,出水经RO系统进一步处理可得到高品质的回
用水。


[关键词]电子行业废水;污水处理回用;膜生物反应器
[中圈分类号]X703.1 [文献标识码]A [文章编号】1005—829X(2013)06-0043—04
PiIot reSearCh On the treatment and reUSe Of waStewater
from eIeCtroniCS indUStⅣbV MBR
Gu Weili锄g,Uu uhua,Hu Yon舀i肌,W抽g Desh觚,Chen Tong,办锄g son西ian
(&可ing&i加r贶£er死c^加妞y c0.,£砬,&驴ing 100083,吼i阮)
AbStr卸ct:The treatment aIld reuse of wastewater f而m electronic industry by MBR pilot equipment have beenstu.
died.The cleaning process and sludge characteristics of tlle MBR system a托analyzed.The results show tIlat MBR
system has pretty舒)od tI’eatment e丑-ect on COD,戤砌onium-nitrogen,phosphoms,龃d ot}Ier poUutaIlts.The n‘eated
emuent call reach tlle First Grade 0f Discha玛e St锄dard of PoUut粕ts in Urb卸Sewage 1'reatIIlent PlaIlts(GB
18918—2002).曲ertlle sewageisfⅧrtller晚atedbyRO systems,reclaimedwater wit}lhigll qllalityc锄beobtained.
Key wordS:electronics industry w鹊tewater;w舾tewater treatment and reuse;MBR
电子行业废水比较复杂。除酸碱液外,一般还会
有清洗、刻蚀、剥离等生产工艺中产生的废水,其中
含有多种有机物和无机物.而且一些特种有机物在
常规的检测方式(BOD5,COD)中,并不能体现出其
实际的浓度。电子行业废水中常见的污染物包括:染
料、四甲基氢氧化铵、丙二醇甲醚醋酸酯、5一氨基四
唑、磷酸盐、硝酸盐、氟化物、线型酚醛树脂、二乙二
醇乙醚、四甘醇、1一氨基一2一丙醇、乙醇、异丙醇、丙
酮、1一甲基吡咯烷酮、甲酰胺、Ⅳ_甲基氨、环丁砜、季
铵盐、乙酸丁酯、丙二醇甲醚丙酸酯、丙二醇甲醚醋
酸酯等,电子行业废水具有水质波动大、含有有毒物
质、处理难度大等特点。电子行业废水的处理基本采
用物化法(酸碱调节、加药沉淀)处理。达到当地污水
排放标准后排入附近水体或排人污水处理厂与生活
污水混合进行处理。回用难度较大。
膜生物反应器(MBR)是以酶、微生物、动植物
细胞为催化剂进行化学反应和生化转化.同时凭借
膜进行泥水分离的生物反应技术。它利用膜组件替
代传统的二沉池。可提高污泥浓度,减小生物池容
积,使出水水质更稳定,克服了污泥流失的问题。有
较强的耐冲击负荷能力。MBR工艺具有出水水质良
好、可直接回用、设备紧凑、运行管理方便、污泥产量
少等特点。近年来,MBR已经成功应用于生活污水、
医院废水、垃圾渗滤液、石化废水等的处理⋯。鉴于
日益严格的污水排放和回用标准.MBR在中水回用
市场将具有广泛的应用前景[2】。为此,笔者对电子行
业废水进行了MBR处理研究.以期为我国电子行
业废水的处理回用提供些许参考。
1 实验部分
1.1 实验用水
某电子厂生产废水主要包括酸碱废水、含氟废
水、含氨废水和CMP研磨废水,其经过厂内物化处
理系统分别处理后,汇集至总排污口。经过管网排
放到园区污水处理厂。本次中试的进水即取自总排
污口。2011年7月19日至2011年11月25日,对
该电子厂总排污口的水质进行了监测。结果如表l
所示.
—43—


试验研究工业水处理2013—06,33(6)
表l待处理废水水质
分析项目CODo,(mg·L-I)Ss,(mg·L-I)明rN,(mg·L.I)pH
最小值63.O 16.O 4Io 6.2
最大值187.O 104.O 26.0 7.1
平均值108.7 39.5 14.6 6.5
1.2实验流程
本中试实验采用MBR系统(A20+膜过滤)。首
先通过提升泵将待处理废水由排水井提升至均质
池.之后废水先后自流通过厌氧池和缺氧池进行处
理:缺氧池混和液部分被泵入好氧池继续处理,部分
回流到厌氧池,回流比为100%;好氧池混合液部分
被膜池提升泵输送到膜池进行泥水分离.部分回流
到脱氧池后进人缺氧池。回流比为400%;膜池混合
液部分回流到好氧池,回流比为400%。MBR产水收
集到反洗水池,作为MBR反洗用水;多余的产水排
放至总排放口。采用鼓风机为好氧池和膜池曝气。实
验流程如图1所示。
图1实验流程
1.3实验装置和材料
MBR中试设备(包括:均质池、厌氧池、缺氧池、
脱氧池、好氧池,容积均为3 m,,碳钢防腐;膜池,容
积3 m3,SS316不锈钢)、SDI测试装置,北京赛诺水
务科技有限公司产品;SMT—BRl5超滤膜组件,有效
膜面积27 m2,膜丝孔径0.1岫,材质PvDF,北京赛
诺膜科技有限公司产品;便携式水质检测仪、DR890
光度计、消解炉、BOD培养箱等,哈希产品。


1.4实验方法
实验时间:2011年7月19日至2011年11月
25日。实验地点:北京亦庄开发区某电子厂区。
实验所用接种污泥为小红门污水处理厂好氧池
混合液。污泥驯化方式:将7 m,污泥混合液、8 m,待
处理废水和l kg葡萄糖注入实验装置(除均质池
外),闷曝1 d;次日开始进水,初始进水流量为0.1
mⅦ,监测好氧池CODo,待其降到50 m蜀/L以下时
将进水流量升为0.2 mⅦ.直至将进水流量升高到设
计流量0.5m孙。
厌氧池、缺氧池和脱氧池采用搅拌机搅拌。稳定
运行期间.好氧池曝气量为1.6 m弧,污泥质量浓度
为5.2~6舡;膜池气擦洗量为7 mⅦ,污泥质量浓度
为6.5~7.5 g,L;膜池产水量为12 m3,d,平均通量为
18.5 U(m2·h)。
运行初期在缺氧池投加适量葡萄糖是为了加快
污泥培养;根据好氧池pH在缺氧池适量投加碳酸
氢钠以提高碱度。
1.5检测方法
SDI。,的检测:依据美国材料实验协会(AS7IM)
D 4185—95规定的方法检测计算15 lIlin的SDI值。
COD叭rI'SS、氨氮和磷的检测:使用哈希便携式实验
装置。委托清华大学进行扫描电镜分析。
2结果与讨论


2.1 MBR系统对CODQ的去除效果
在MBR系统中,由于对CODo的去除主要来自
生化作用.因此实验过程中对MBR系统进水和膜
池(污泥上清液滤纸过滤水样)的COD&进行了监
测.结果如图2所示。
200
160
120
80
40
0
运行时l司
图2 MBR系统生化部分对COD。的去除效果
从图2可以看出,膜池CODo基本在40 m玑
以下,平均值为20.29 mg/L;生化部分COD&去除率
基本保持在60%以上。平均值为80.9%。说明该系统
对电子行业废水具有较好的生物处理效果。
MBR系统中微/超滤膜的作用主要为泥水分
离,提高好氧池污泥浓度,去除悬浮物、胶体,提高产
水感官指标。为了考察膜对CODQ的去除作用,中试
期间对膜池(污泥上清液滤纸过滤水样)COD&与
MBR产水CODo进行了抽样检测,结果见图3。
检测结果表明,该超滤膜对CODQ的平均去除
率为30%左右,对产水CODQ的降低也存在一定的
贡献。
2011年8月8日的取样分析结果表明.原水和


工业水处理2013—06,33(6) 谷维梁,等:电子行业废水MBR法处理回用中试研究
MBR产水的BOD5分别为35、0.8 mg皿,原水和
MBR产水的CODo分别为106、9 mg,L,B,C=0.33,说
明该废水具有一定的可生化性,而较低的产水BOD,
也说明碳源几乎被完全降解。
运行时间
80
60
述褂
40訾

o
20
U
O
图3 MBR膜对CODD的去除效果
2.2 MBR系统对氮、磷的去除效果
MBR系统对氮、磷的去除效果见表2。
表2 MBR系统对氮、磷的去除效果蝴嗍]器些岛1笋号;杀原水MBR产水原水MBR产水
20“—D8一10
20l l—08一12
2011—08一17
20ll—08—18
lO l 1.5 O.28
9 4
16 3 O.86 O.64
11 4 O.63 0.45
由表2可知,MBR产水NH3一N<5 m玑,’rP在
0.5唧皿左右。硝化菌最适宜生长的pH环境为7.5~
8.5[扪,本系统进水pH一般在6.2~7.1,pH环境对硝
化细菌的活性稍有抑制作用。通过提高碱度可改善
硝化效果,但会加大运行成本。实验过程对碱度的控
制是使好氧池的pH>6.5,以满足COD去除的基本
要求,而这只使MBR产水NH厂N降至5m玑以下。
2.3 MBR产水SDI
实验的后半阶段检测了MBR产水的SDIm结
果表明,SDI。,基本保持在4以下,大部分数据在2~
3。达到安全进入RO的水平。表明MBR产水可直接
进入RO系统进行脱盐处理.处理后出水可作为回
用水。
2.4膜的化学清洗
MBR系统运行到一定时间.由于膜组件的积泥
以及污染物附着在膜丝表面,会造成,IMP(跨膜压
差)升高,需要定期进行维护性清洗。整个中试过程
共进行了8次维护性清洗.包括次氯酸钠洗和盐酸
洗,使用RO产水配药。清洗前后TMP的变化见图4。



清洗时间
固4维护性清洗前后’IMP的变化
前4次维护性清洗采用满池清洗方式(即污泥
不移出),在采用NaClO(质量浓度为1 000 mg/L)清
洗后,再用一定浓度的盐酸(pH=2.1)进行中和,以消
除NaClO清洗时产生的化学沉淀物。每次维护性清
洗后装置可稳定运行l周左右。但前4次维护性清
洗后的MBR产水CODD有所升高,这与膜池较高浓
度的NaClO对微生物产生的抑制作用有关。清洗后
需要逐步恢复污泥的活性。
9月5日后对维护性清洗方式进行了改变.先
排空膜池污泥(移至生化池)。注入RO产水,再进行
NaClO(质量浓度增至3 000 mg/L)洗和盐酸洗,清洗
效果明显改善。清洗周期延长至3周左右。最后2次
清洗,由于清洗水温低(14℃左右),清洗恢复性效
果不如前几次水温较高时(25℃左右)明显。
清洗结果表明。控制好药剂浓度和清洗水温,采
用空池清洗方式可使膜组件性能得到良好恢复.且
该膜丝能够适应高浓度NaClO。在4个月的运行中。
仅采用维护性清洗即可恢复膜的性能.预计恢复性
化学清洗周期能够达到6个月或以上。
2.5系统污泥性状分析
运行过程中对各池污泥浓度进行了监测.并以
此作为排泥依据。监测结果的平均值如表3所示。日
排泥量为100。300 L。排泥点在膜池。
表3各生物段MIJSS平均值mg,L
膜池好氧池脱氧池缺氧池厌氧池
6500一75∞5 200一6000 4900一5 300 4000—4500 2000一2500
本系统驯化的活性污泥对来水的降解能力很
强,装置的处理能力本还可以加大,但限于膜组件的
过水能力限制.实际只能按照12矗,d的水量进行处
理,这就导致了营养物过低,污泥浓度低于常规的
MBR系统。


—45一
Ed甚书喾遴酋宣
值强




m

O


试验研究工业水处理2013一06,33(6)
现场检测30 nlin的污泥沉降比一般低于40%.
与一般MBR系统区别较大。说明污泥黏度较大.不
易分散,原因可能为进水含有PAM(污水前期物化
处理残余),使活性污泥层中包裹较多的PAM所至。
取污泥样品进行电镜分析。可见明显的PAM包裹,
如图5所示(放大1 000倍,反射),验证了上述推
测。整个实验过程中MBR产水未随时间的增加出
现劣化,说明PAM的含量不高,对该系统尚未造成
影响,但不能确定其对膜长期使用效果的影响。工程
实施中需要通过预处理去除PAM。
该厂所用PAM形态9月27日活性污泥11月22日活性污泥
圈5 PAM及活性污泥的SEM


3结论

(1)MBR系统对该电子行业废水中的COD、
BOD、氨氮具有较好的去除效果,产水SDI坫基本在
2~3。CODQ平均去除率为80.9%,超滤膜对CODQ的
平均去除率为30%左右,对产水CODo的降低存在
一定的贡献。产水水质已达到《城镇污水处理厂污
染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级标准要
求。可直接排放。也可直接进入RO系统进行脱盐处
理而获取较高质量的回用水。
(2)膜池平均过滤通量在18.5 U(m2.h),非常
稳定,维护性清洗周期可以达到2。3周。
(3)通过对MBR系统污泥的电镜分析。得出进
水中的PAM对MBR污泥产生包裹.尽管实验过程
中并未影响到系统的处理效果.但可能不利于膜的
长期使用。需要在工程实施中增加预处理手段。
(4)后续实验中可以对MBR产水直接进入RO
系统进行中试研究,摸索RO系统的运行参数、膜污
染及清洗效果.以期使电子行业废水能够处理至较
高品质的回用水。


参考文献
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进展[J].环境科学学报,2008,28(3):416-432.
[2]周玉芬,于淼,杨勇,等.MBR在我国应用现状与市场发展趋势【J].
工业水处理,2010,30(7):5-7.
[3]娄金生,谢水波,何少华,等.生物脱氮除磷原理与应用[M].湖
南:国防科技大学出版社。2002:88.


【作者筒介】谷维梁(1980一),工程师。电话:01082330680,E_majl:
gu.weili蛐g@scinorwater.c帆。
[收稿日期】2013—02—28(修改稿)

(上接第42页)
(2)硫酸亚铁还原沉淀法对铬(Ⅵ)具有较好的
去除效果。反应在10lIlin内即可达到平衡。
(3)在不改变原水pH(7.8)条件下,当硫酸亚
铁投加量为16 m玑,铬(Ⅵ)质量浓度为2.00叫儿
时,出水铬(Ⅵ)及总铁分别为0.019、O.021 mg/L,满
足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749_-2006)的要求。
(4)通过调节硫酸亚铁投加量。可满足不同
铬(Ⅵ)污染强度下应急处理的需要,铬(Ⅵ)去除率
均在80%以上,最高达99.1%;过高的硫酸亚铁投加
量可能导致出水铁及色度超标.因此在实际应用中
应通过实验确定最佳硫酸亚铁投加量。
(5)硫酸亚铁还原沉淀法操作简便。反应时间
短,铬(Ⅵ)去除效率高。符合突发性水污染应急处理
的特点和要求,是一种适用于水厂突发性铬(Ⅵ)污
染的应急处理方法。
参考文献
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环境学报,2004,4(2):34—37.
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[5]张希衡.废水处理工程(M].北京:冶金工业出版社,1983:206.
[6]PaltermJW.工业废水处理技术手册[M].北京:化学工业出版
社.1993:65—67.
【作者简介】韩晓剐(1982一),博士,讲师。电话:0591—83789471,
E-mBil:hx919820621@163.c∞。
[收稿日期】2013—03—12(修改稿)
第33卷第6期工业水处理V01.33 No.6
2013年6月Industrial Water 7rreatment Jun.,2013
 
 
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