水解-MBR组合工艺处理综合电镀废水效能

摘要

电镀工业园区建设及集中生产是未来电镀行业发展的趋势，在减小环境污染的同时可以提高资源利用率。电镀工业园区的综合电镀废水成分复杂，可生化性差，含有大量的表面活性剂等大分子、易发泡的物质和有毒有害物质（重金属）。普通的生物处理法难以满足达标排放的要求。因此，开发适宜的综合电镀废水生化处理技术迫在眉睫。
　　本研究采用水解酸化-MBR组合工艺处理电镀废水，其中 MBR反应器设置缺氧区，在保证有机物去除率的条件下，强化脱氮处理。本文主要完成了反应器的参数优化；冲击负荷（特征有机物、重金属和二者复合冲击）对系统的影响及重金属作用下的优势微生物群落鉴定、膜污染控制及重金属在污泥中的富集情况等研究。
　　反应器启动需要11天，启动完成用模拟电镀废水优化各反应器的最优参数，结果为：水解反应器和MBR的HRT分别为5h和9h，MBR的曝气量为13.8~16.6L/min，硝化液回流比为150％。组合工艺系统在最佳参数下运行时，出水 COD、氨氮和TN浓度分别为33.7mg/L、6.5mg/L和12.8mg/L，可达一级 A排放标准。
　　冲击负荷试验中，以单独的MBR系统作为对照组，分别用三种浓度梯度的重金属（铜和镍）和特征有机物物（聚乙二醇、十二烷基磺酸钠和糖精钠）对两种系统进行冲击发现：组合工艺抗冲击负荷能力较强，各种冲击下污染物的去除率均优于对照组。两种系统中污染物的去除率之间的差异随冲击负荷增加而增加，重金属冲击时尤为明显。COD去除受重金属冲击负荷的影响较小，组合工艺可以保证COD的去除率为75.6%，而对照组的MBR为68.9%。氨氮的去除情况受重金属的影响较大，10mg/L的重金属冲击下，对照系统中氨氮的去除率降至35%，组合工艺则为75%。20mg/L的重金属冲击时，组合工艺氨氮的去除率降至40%。重金属冲击下，对照组出水的微生物滤出物、腐殖酸和富里酸三种物质的含量远远高于组合工艺中的MBR（HMBR）系统，而荧光性蛋白的含量则低于HMBR系统。HMBR系统的出水以疏水性物质为主，MBR系统则是以亲水性有机物为主。好氧处理单元对芳香族化合物的降解性能较差。特征有机物质冲击对系统的影响较小。但两系统的出水 COD浓度均随着特征有机物浓度的增加而增加。三种冲击负荷下，COD和TN的去除率可以保持在82.7%和63.6%以上；SOUR均在17.2mgO2/(gVSS·h)以上。复合冲击下，组合系统的处理效果远优于对照组。两种系统的COD、TN平均出水浓度分别为89.4mg/L、65.6mg/L和18.8mg/L和16.1mg/L，出水仍可满足电镀废水排放标准。说明组合工艺可在一定冲击负荷下保证达标排放。
　　HMBR和MBR系统对铜的富集能力较镍强；MBR污泥中铜镍离子的含量是HMBR污泥中的4倍。对重金属作用下，细菌的抗冲击性强于原生动物；HMBR中原生动物数量，菌胶团数量饱满程度均优于对照组，而丝状菌则少于对照组。重金属作用前，MBR和HMBR污泥中优势微生物在门的水平上分布比较相似，主要由Proteobacteria，Bacteroidetes，Firmicutes等七类门微生物组成。冲击后种类丰度变化较大，两系统中的相对丰度最高微生物均为 Longilinea和Bellilinea。重金属冲击造成 MBR系统的EPS含量升高，EPSp/EPSc值降低，膜污染的速率比HMBR系统快。MBR系统的膜表面远远比HMBR粗糙，滤饼层较厚，且颗粒比较大，膜污染速率较快。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景

1.2电镀废水来源及污染特征

1.3重金属对污水处理系统的影响及研究现状

1.4电镀废水的处理现状

1.5课题意义及研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 引言

2.2实验装置和主要仪器

2.3实验用水及接种污泥

2.4指标测试分析与计算方法

第3章 水解-MBR工艺运行条件优化

3.1 引言

3.2水解-MBR系统的启动

3.3水解反应器的工艺条件优化

3.4MBR系统的工艺条件优化

3.5组合工艺在最优条件下的运行情况

3.6本章小结

第4章 冲击负荷对系统处理效能及污泥活性的影响

4.1 引言

4.2铜镍离子冲击

4.3特征有机物冲击

4.4铜镍、特征有机物复合冲击

4.5本章小结

第5章 污泥中富集重金属对系统微生物群落及膜污染的影响

5.1 引言

5.2重金属在污泥中的富集情况分析

5.3重金属作用前后微生物的形态变化

5.4重金属作用对微生物群落的影响

5.5重金属作用对膜污染的影响

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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