电镀废水生物处理方案.doc

生物法处理电镀废水实验方案
一、 背景概述
电镀废水的的毒性大,危害性强,主要来源是镀件的前处理和电镀后的清洗工序,排放废水中的主要污染物有CN-、Cr6+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、酸、碱及COD等。目前,大多数电镀废水的处理工艺都是以物理法、化学法为基础,成本大,处理效果一般,而且会产生大量污泥,易对环境产生二次污染。已有大量研究通过生物法处理电镀废水,但大多处在实验室研究阶段。本实验通过厌氧生物法和活性污泥法对电镀工厂排出的废水进行实际处理,探索利用生物法处理电镀废水工程实践的可能性。
现在该厂已加氯破氰处理后的废水基础之上,主要针对含Cr6+废水、以及含Cu2+、Ni2+、破氰破铬废水的综合废水进行处理。对含Cr6+废水采用厌氧生物法处理,通过厌氧微生物(SRB菌)将硫酸盐底物还原生成S2-,使得产生的S2-将废水中的Cr6+还原为Cr3+。然后对处理后的含Cr3+的废水、破氰后的废水以及含Cu2+、Ni2+等重金属的综合废水利用活性污泥法,通过微生物的吸附积累作用使得有害物质从水体中去除。
二、 研究内容
1、通过对活性污泥的改性培养,驯化出耐铬能力强的硫酸盐还原菌,研究利用硫酸盐还原细菌(SRB)在厌氧条件处理原Cr6+的效果。
2、设计出厌氧生物反应器,通过对电镀厂废水的实际处理,探索各种操作条件下处理Cr6+的的效果,寻求最佳反应条件。
3、探讨采用活性污泥法对废水中的Cr3+、Cu2+、Ni2+等重金属离子的吸附去除效果,以及对出水COD的控制效果,设计处处理电镀废水的整套可行工艺。
三、 实验原理
1、SRB生物厌氧反应去除Cr6+
硫酸盐还原细菌(SRB),是一类具有在厌氧条件下能把硫酸盐、亚硫酸盐等硫氧化合物以及元素硫还原形成硫化氢或S2-这一生理特性的细菌。它以硫酸盐为最终电子受体,分解有机物,获得合成细胞物质和维持生命活动所需要的能量。利用此原理可以通过一些SRB生理代谢产生S2-,而S2-具有强还原性,能够将废水中具有强氧化性的Cr6+还原为Cr3+。同时SRB代谢生成的S2-可以与重金属的生成硫化物沉淀,而且SRB细胞表面的胞外聚合物也可对重金属的吸附和积累,从而达到去除重金属的目的。
基于以上生化原理,本实验可通过活性污泥的改性培养,驯化出耐铬能力强的硫酸盐还原菌,通过对电镀厂排出的含铬(VI)废水进行处理。
2、活性污泥吸附去除、积累Cr3+、Cu2+、Ni2+以及有机污染物
活性污泥中的大量细菌、放线菌、酵母菌、霉菌都具有吸附重金属的能力。污泥絮凝体是由微生物有机体、有机聚合物、胶体、矿物颗粒和金属离子等组成的一个复杂体系,它可通过多种方式如:表面有机络合、离子交换、微生物代谢主动吸收以及氧化还原,吸附废水中的重金属离子,最后可采用固液两相分离的方法来去除水溶液金属离子。
本实验通过对活性污泥的培养驯化,筛选出适应性强、活性高、吸附性好的菌种污泥。采用活性污泥法对综合废水进行处理。
四、实验方案及工艺流程
实验所采用的工艺如下图所示:
硫酸盐、碳源
含Cr6+废水 含Cr3+废水
综合废水 出水
污泥处置
污泥回流
所需装置:
培菌池:
培菌池设计为两个,一个为驯化培养SRB菌种的厌氧培菌池,一个为驯化培养活性污泥的好氧培菌池
厌氧培菌池设计为50cm*50cm*50cm的池体,材质为塑料,带有密封盖、搅拌器。
好氧培菌池设计为50cm*50cm*50cm的池体,材质为塑料,上方开口,带有搅拌器,底部配有曝气装置。
厌氧生物反应器:
池体构造:池体为4m高,直径0.4m的PVC圆管构成,容积为0.63m3。其中池体底部到池体3m高处为SRB菌种污泥厌氧反应主体区,0.5m滤料层,0.5m出水缓冲区。反应器底部设有DN25的进水布水管以及污泥排出管,滤料层由承托板支撑,承托板上布有滤头,滤料为陶粒。池体上端设出水口。在池体上距底部1m、2m、2.5m、3m、3.5m、4m处设三个取样口。厌氧污泥主要沉积在反应器下端0.5~1m高处,废水由底部进水,经污泥床与厌氧微生物充分接触反应,从反应器上部出水。
活性污泥反应池:
池体构造:池体为1m*1.5m*1m的PVC板长方形池体,底部设有曝气管。
沉淀池:
五、 实验研究内容与方法
1、 SRB菌种的提取、培养与驯化
培养液的配制:将可溶性淀粉,尿素,NaCl,KNO3 ,KH2PO4,K2S04, Na2S04按照不同浓度需求配成。
启动培养:将采集到污泥按10g:1L比例稀释至干净的水中,加入配制好的营养液,启动培养1~2周,在厌氧条件下维持SRB菌的快速生产代谢,水样有臭鸡蛋味产生,说明SRB已经大量生长繁殖。SRB的启动采用逐级递增SO42-浓度启动,实验从100mg/L SO42-开始,最终SO42-浓度要求达到1200mg/L。。逐级递增SO42-浓度的启动安全平稳,中间波动小,启动的成功率比较高。
菌种驯化:由于铬对细菌毒性较大,SRB在含铬(VI)的废水环境下有适应过程,因此在驯化时铬(VI)的浓度只能逐级增加。依次向上述培养液加入不同浓度的重铬酸钾溶液,使培养液中铬(VI)离子由低浓度递增,一定时间后检测铬(VI)离子去除率,当去除率大于80%时增加溶液中Cr6+的量,最终提高至200mg/L。
影响因子的研究:调整不同实验参数,研究各种影响因子不同水平下对菌落生长的影响,寻找到菌种生长的最佳实验条件。一般影响SRB菌落生长的因素有:温度、pH、COD/SO42-值。
2、SRB在厌氧条件下去除Cr6+过程的各种影响因素以及适应反应条件
将含将Cr6+的电镀废水输入混有驯化好的SRB菌液的厌氧反应器中,控制反应器内含铬废水能够与菌液充分混合,反应一段时间之后,测定出水的Cr6+以及总铬,分析硫酸盐还原菌对Cr6+的去除效率。通过改变不同操作条件,研究硫酸盐还原菌去除Cr6+的最佳工作条件。
整个反应器去除Cr6+的影响,并通过不断调试,使得反应器运行效果最佳。初期运行主要针对以下反应条件进行研究:
(1)、研究不同进水pH对SRB去除Cr6+作用的影响,并确定最佳进水pH值
实验通过在进水口投加20%NaOH或1mol/L的H2SO4,调节不同的进水pH值:4, 5,6,7,8。测定反应器内及出水的pH值,以及出水Cr6+和总铬的浓度,分析不同pH值对去除效率的影响,确定最佳的进水pH值。
(2)研究一定范围内温度的变化对SRB菌处理Cr6+作用的影响
通过改变进水温度,研究不同的进水温度下:25℃、30℃、35℃,40℃,测定出水Cr6+以及总铬的浓度,硫酸盐还原菌对Cr6+的去除效果。
(3)研究水力停留时间对SRB处理Cr6+作用的影响
停留时间对SRB菌处理Cr6+有着非常重要的作用,菌种在利用硫酸盐还原生成S2-,以及S2-与废水中的Cr6+发生氧化还原反应都需要一定的反应时间,控制好水力停留时间对实验效果有重要的意义。
反应器设计的容积约为0.63m3,调节进水流量分别为: 40L/h、50L/h、60 L/h、80 L/h、100 L/h,使得废水在反应器内的停留时间分别为16h、13h、10h、8h、6h,测定出水Cr6+以及总铬的浓度,分析去除Cr6+的最佳水力停留时间。
(4)SO42-/ Cr6+值对处理效果的影响
SRB菌利