生物法处理电镀废水实验方案生物法处理电镀废水实验方案一、一、 背景概述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、二、 研究内容研究内容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、三、 实验原理实验原理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 所需装置所需装置:培菌池：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：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，承托板上布有厌氧生物反应器活性污泥反应池沉淀池调节池滤头，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 0.51m 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：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：沉淀池：五、五、 实验研究内容与方法实验研究内容与方法1、 SRB 菌种的提取、培养与驯化菌种的提取、培养与驯化培养液的配制：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：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 12 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：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：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 菌利用硫酸盐底物产生一定量的 S2-，如何控制好初始 SO42-，使得有足量的 S2-产生，来还原和去除 Cr6+。理论上还原 104mg 的六价铬需要 96mg 硫化物，本实验研究重点是处理含铬(VI)浓度在 100mg/L 左右的废水。实验通过调节进水 SO42-浓度分别为800mg/L、900mg/L、1000mg/L、1100mg/L、1200mg/L，通过测定出水 Cr6+以及总铬的浓度，分析最佳硫酸盐的投放量。（5）反应器长期运行后 SRB 菌种污泥的活性恢复反应器长期运行，其中的 SRB 菌种污泥由于产生大量的硫化物淤积在污泥层中，同时SRB 菌还会吸附大量的重金属，使得 SRB 菌的活性大大降低。通过定期观察分析恒定条件下出水 Cr6+和总铬的浓度变化，判断池体中污泥活性是否降低，同时采取排出部分污泥及补充充足营养物的方法，恢复池体中厌氧菌种的污泥活性。每次排泥约池体中总的沉积污泥的 1/41/5。3、 活性污泥的培养与驯化活性污泥的培养与驯化将采集到的活性污泥按 10g：1L 比例稀释至干净的水中，投加配制好的营养液，曝气搅拌，启动培养一周时间，提高污泥活性，然后对污泥进行驯化。配制好一定浓度梯度的含 Cr3+ 、Cu2+、Ni2+等重金属离子的溶液，从低浓度开始逐级增加培菌池中 Cr3+ 、Cu2+、Ni2+等重金属离子的浓度，驯化活性污泥，逐步使得活性污泥在含复杂重金属废水中的生长活性提高。4、利用活性污泥法去除各种重金属和有机物的各种影响因素以及适应反应条件、利用活性污泥法去除各种重金属和有机物的各种影响因素以及适应反应条件将厌氧生物滤池处理后的含 Cr3+的废水与车间排出的含 Cu2+、Ni2+的废水混合后，输送至混有活性污泥的曝气池中，曝气搅拌，使得活性污泥与含重金属离子的废水充分混合，促使污泥对重金属离子的吸附。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。这些生物体本身的化学结构及成份特性吸附溶于水中的金属离子，然后通过沉淀，使得固液两相分离来去除水溶液金属离子。然后测定沉淀后出水中的 Cr3+ 、Cu2+、Ni2+的浓度，分析活性污泥法去除废水中重金属离子的效果。 （1） 、研究曝气池中活性污泥浓度对重金属吸附去除效果的影响实验通过控制曝气反应池中 MLSS 的值分别为：1000mg/L、2000 mg/L、3000 mg/L、4000 mg/L，测定沉淀后出水重金属离子的含量，研究不同的污泥浓度对重金属离子的去除效果。（2） 、研究水力停留时间的长短对重金属去除率的影响。曝气池的容积设计为 1.5m3，通过调节进水流量分别为 125L/h、150 L/h、175 L/h、200 L/h、250 L/h，研究不同的水力停留时间 12h、10h、8.5h、7.5h、6h，活性污泥对重金属 de 吸附去除效果。（3）、研究不同的 pH 对活性污泥浓度吸附去除重金属效果的影响通过在进水口投加 20%NaOH 或 1mol/L 的 H2SO4，调节不同的进水 pH 值： 5，6，7，8，9。测定反应器内和出水的 pH 值，以及进出水的重金属离子含量，研究 pH值对实验效果的影响。 （4）活性污泥的回流比与污泥活性的维持由于污泥中积聚大量重金属离子后，其生长繁殖以及吸附性能都会大大降低，因此在实验过程中，需不断摸索活性污泥的活性恢复方法。可通过控制污泥回流比（0.40.6），同时不断投加定量的营养物质，促使曝气池中的污泥能够长期维持良好的吸附性能以及生长繁殖能力，使得处理效果保持稳定。六六 设备材料一览表设备材料一览表序号名称型号尺寸材料数量备注1水泵1FTC-12 流量 5m3/h 扬程 14.5m 功率 0.55kw3（台）用于提升 废水进入 反应池2污泥泵1（台）沉淀池 排泥3塑胶桶0.5m0.5m 0.5m塑胶2（个）培菌用4流量计LZS15，量程 0.5m3