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AF+BAF深度处理PCB生产废水

 

        印刷电路板(PrintedCircuitBoard,以下简称PCB)是电子工业的重要元器件,其生产过程中产生的废水按污染物的种类及其存在形态,可分为4大类:

        (1)含重金属废水:废水只含重金属离子Cu2+、Pb2+、Ni2+等,不含EDTA等络合剂;(2)含氟废水:废水含氟离子F-与重金属离子Pb2+;(3)含络合物废水:废水既含重金属离子又含络合剂,为重金属与EDTA络合物,重金属-氨络合物;(4)含有机物废水:废水中含溶解的?;つさ?。此外,PCB生产中还产生大量的废液,主要为各种槽液与电镀液等。

        由于制造电路板是一种非常复杂的综合性加工技术,在生产过程中要使用多种不同性质的化工材料,导致排放的生产废水成分复杂,而且处理难度大,如随意排放或处理不当,会造成严重的环境污染。

        PCB生产废水一般采用分质处理的方法,即将废 水按成分分类后,分别进行处理,最后再汇总统一处理。目前深度处理PCB废水的方法有很多,但大多数都过于复杂且不经济。本试验采用AF+BAF组合工艺,该工艺将AF(AnaerobicFilter,简称AF)厌氧酸化水解与BAF(BiologicalAeratedFilter,简称BAF)的生物膜法相结合,其流程简单、处理效率高、能耗小、运行管理方便、抗冲击负荷能力强,在工程实际中有应用前景。

1、废水水质及排放标准

        某企业印刷线路板(PCB)生产废水,经过中和、 混凝、沉淀等工艺处理后,出水色度和浊度能满足排放标准,但COD和Cu2+不能稳定达标。本试验研究水样(试验原水)取自经过上述处理后的混合水,其水质和当地排放标准(DB44/26-2001)见表1。

试验原水水质和当地排放标准

2、试验工艺流程

2.1 工艺流程

        试验流程见图1。AF塔总高为2500mm,直径 250mm;塔内滤料为拉西环,比表面积为105m2/m3,空 隙率为0.81。BAF塔总高为4000mm,直径250mm,中间有一段高为300mm的有机玻璃柱,便于观察滤料 挂膜情况;塔中滤料为多孔性、 有粗糙表面和高比表面积的陶粒,粒径为3~4mm,滤料高2800mm。

试验AF+BAF处理PCB废水工艺流程

2.2 设备启动

2.2.1 AF的启动

        AF挂膜时,取某生活污水处理厂污泥消化池里的厌氧污泥进行接种。在挂膜期,断开AF与BAF的 连接,采用循环进水方式,用生活污水进行培养,按C∶N∶P=200∶5∶1的比例向反应器中加入一定量的有机及无机营养物,每天监测COD的去除情况,及时换水并补充营养。反应器经50d的运行后,COD去除率稳定在40%左右,说明已挂膜成功。

2.2.2 BAF的启动

        BAF启动初期进生活污水,按C∶N∶P=100∶5∶1的比例补充一定量的营养物。3周后COD去除率稳定在60%~70%,可认为挂膜完成。

挂膜完成后,进行接种培养驯化。取实验室处理显影废水的MBR池底的活性污泥接种,进生活污水,并每次在进水桶里掺入 10L的PCB废水,采用密闭循环,闷曝3d,出水流入 循环池内。之后以小水量直接进试验原水,并逐渐加大水量到正常进水量(30L/h)。待AF挂膜完毕后,正式进行试验。

3、试验结果分析

3.1 AF处理效果的分析

        AF中COD及Cu2+去除效果见表2、3。

COD的去除率

Cu2+去除效果

        由表2、3可知,AF对COD的平均去除率为56%,对Cu2+ 的平均去除率为85%。 经AF水解酸化后,废水中的BOD5由28~35mg/L降至17~20mg/L,BOD5/COD比值 由0.23提高到0.32,由此可见水解酸化塔在处理污水的同时提高了污水的可生化性,为后续的好氧生物处理创造了有利条件。

3.2 BAF处理效果的分析

3.2.1 进水COD浓度对COD去除率的影响

        在进水流量30L/h,气水比4∶1的情况下,进水COD浓度对COD去除率的影响如图2。

进水COD浓度对COD去除率的影响

        从图2看出,COD去除率随着进水COD。

        增大而上升,这是因为BAF中COD的处理主要是依靠陶粒的吸附过滤和滤料上生物膜的作用。当进水COD浓度较低时,可供微生物代谢增殖的有机物有限,生物活性较低,且生物膜较??;当COD较高时,微生物可利用的有机物较充足,微生物代谢速率高,且生物膜较厚,能够有效地形成架桥过滤作用,去除效果好。由图2中可看到,当进水COD浓度介于130~220mg/L之间时,COD去除率较高,在80%以上,可见 在这一段进水浓度范围内,BAF去除效果好。经BAF处理后的出水COD介于10~40mg/L之间,出水COD能稳定在50mg/L以下。

3.2.2 气水比对COD去除率的影响

        气水比是影响处理效果的一个重要因素,它直接 影响到塔内的溶解氧浓度,进而影响到微生物的代谢速率及填料在塔内的悬浮状态。本试验中,在进水浓度为172mg/L的情况下,调整不同的气水比,进行对比实验得到不同的气水比对COD去除率的影响见图3。

COD去除率与气水比的关系

        当气水比过小时,曝气量小,污水中溶解氧浓度低,好氧微生物的生命活动受到限制,不能够正常进行对有机物的分解,因此出水水质差,COD去除率低;当气水比增大时,溶解氧充足,生物膜氧化分解有机物的速率快,出水COD低,COD去除率高;当气水比超过4∶1后,曝气量很大,微生物难以在填料表面上附着生长,出水效果差,COD去除率低。从图3可知,在本试验条件下的最佳气水比为3∶1~4∶1。

3.2.3 BAF中填料高度对COD的影响

        BAF取样口布置见试验工艺流程图(图1),其取样口位置(即填料高度)见表4。BAF不同位置的COD测量值见图4。

取样口位置分布表

        图4中对应的各点分别对应于取样口1、2、4、6、7、8。 从图中可知,BAF高度>1450mm的部分对COD的去除的影响较小,这说明滤塔的中、低部对污染物的降解起到关键作用,而高度达到一定程度后填料高度对处理效果影响不大。有机物主要在中低部得到降解,其原因在于此段有机质浓度高,F/M高,微生物营养充分,繁殖快、 活性高,分解代谢速度快,大部分的污染物在此段得到截留和降解。剩余的有机物则在上部经过进一步的截留吸附降解,保证较好的出水水质。

3.3 铜离子的去除

        试验中对铜离子的去除情况见图5。图5中AF进、 AF出、BAF进、BAF出分别对应于AF取样口1、8,BAF取样口1、8。从AF8到AF出水还有一段距离,在这段距 离内铜离子还得到了一定量的去除,因此图中看到,AF出略高于BAF进。 从图5可见,本装置最终的出水铜离子含量<0.1mg/L,达到国家一级排放标准,且去除效果稳定。

实验装置中铜离子的去除实验结果

        在AF部分,由于其过滤作用,去除了大部分铜离子;污水进入BAF时,仅剩少量铜离子,但由于BAF的生物絮凝吸附作用,即使细微的铜离子同样可以吸附除去。整个系统的Cu2+去除率超过94%。

4、结论

        (1)对于难降解的含重金属铜离子的低浓度PCB废水,采用AF+BAF组合工艺对其进行深度处理,出水水质达到排放标准。

        (2)当进水COD浓度在70~300mg/L之间,铜离子浓度在0.4~6mg/L之间时,通过AF+BAF组合工艺处理后,出水COD介于10~50mg/L之间,铜离子浓度介于0.01~0.12mg/L。

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