芬顿氧化_生化_人工湿地工艺处理金属表面废水_曾勇辉

第31卷第12期2015年6月

中国给水排水

CHINA WATEＲ＆WASTEWATEＲVol．31No．12Jun．2015

芬顿氧化/生化/人工湿地工艺处理金属表面废水

1

曾勇辉，陈

雷

2

（1．深圳市环境科学研究院，广东深圳518001；2．陕西省环境工程评估中心，陕西西安710054）深圳某金属表面废水处理工程设计采用分质分流处理方式，主体采用芬顿氧化+生

化+人工湿地组合处理工艺。经半年的调试运行，出水达标排放。采用芬顿氧化处理高浓度废水，

摘

COD 去除率最高可达41．32%；芬顿氧化处理含磷废水，总磷去除率最高可达98．33%。综合废水SS 最高可达93．62%。处理系统对COD 去除率最高可达98．92%，总磷最高可达94．44%，

关键词：金属表面废水；芬顿氧化；生化处理；人工湿地

中图分类号：X703．1

文献标识码：C

文章编号：1000－4602（2015）12－0097－05

要：

Treatment of Wastewater from Metal Surface Finishing by Fenton Oxidation /

Biochemistry /ConstructedWetland

ZENG Yong-hui 1，CHEN Lei 2

（1．Shenzhen Academy of Environmental Science ，Shenzhen 518001，China ；2．Shaanxi Environmental

Engineering Assessment Center ，Xi ’an 710054，China ）

Abstract ：

The separate treatment and the combined process of Fenton oxidation ，biochemical

treatment and constructed wetland were designed to treat the wastewater from a metal surface finishing project in Shenzhen．After the commissioning operation for about half a year ，the effluent quality could meet the discharge standards．The maximum removal rate of COD from the high concentration wastewater by the Fenton oxidation was 41．32%，and the maximum removal rate of TP from the phosphorus-contai-ning wastewater by the Fenton oxidation was 98．33%．The total maximum removal rates of COD ，TP and SS by the combined process were 98．92%，94．44%and 93．62%，respectively．

Key words ：ment ；

wastewater from metal surface finishing ；

Fenton oxidation ；

biochemical treat-constructed wetland

磷废水与综合废水。11. 1

金属表面废水处理采用的方法有混凝沉淀、化学处理

［1］

，还有生物处理、离子交换、电渗析、活性

工程概况

设计水量、水质

炭吸附、反渗透等。深圳某企业主要从事半导体行

主要产品包括：业生产用自动化设备的研发和制造，

切片设备、粘片设备、焊线设备、去溢料机、模封设

备、切筋成型设备、电镀设备、激光标刻设备、测试设BGA 切片与筛选设备等。其产备、筛选/包装设备、

生的废水主要有高浓度废水、碱洗水、含铬废水、含

该企业金属表面处理废水包括：

3

①高浓度有机废水（2 20m /d），来自超声波除油、有机除油、酸性除油工序；②洗水；

3

含磷废水（5m /d），来自表调工序及其清

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2012ZX07206－004）

第31卷第12期中国给水排水

表1

Tab．1www．watergasheat．com

设计进、出水水质

③④⑤行处理。

3

含铬废水（0．5 1m /d），来自氧化工序；

3

碱水（10m /d），来自碱洗工序；

Design influent and effluent quality

各股废水经预处理后统一汇入综合废水进

3

综合废水（40m /d）主要来自水洗、纯水洗工

3

序，各股废水汇入后，总处理水量为60 80m /d。

设计进、出水水质见表1。出水水质执行广东省《水

（DB 44/26—2001）的第二时段一污染物排放限值》

级标准，其中总铬指标要求达到《电镀污染物排放

（GB 21900—2008）中表3“水污染物特别排标准》

，放限值”即总铬≤0．5mg /L。

1. 2工艺流程工艺流程见图1。

图1Fig．1

废水处理工艺流程

Flow chart of treatment process

①高浓度废水（含磷废水、碱水均与高浓度PAM （（除磷时可先调节pH 值至8，最后加入PAC 、加入石灰）后充分搅拌进行混凝反应。上清液泵送至SBＲ池，进行序批式厌氧反应，再用泵抽送至综合废水收集槽进行下一步处理。高浓度废水沉淀的污泥用泵送至新板框压滤机处理。

②

含铬废水处理工艺

铬废水中铬离子价态为三价。铬废水经收集后泵入铬废水反应沉淀一体槽，加碱调节pH 值至10PAM 进行混凝沉淀，左右，再加入PAC 、上清液泵入综合废水收集槽。沉淀的污泥泵入污泥浓缩槽，浓

废水共用处理系统）处理工艺

高浓度有机废水经收集调节后提升至芬顿反应一体槽，碱水与含磷废水另单独接入，芬顿反应一体槽共2个

，并联运行，碱水使用一个，高浓度与含磷废水共同使用另一个。处理高浓度废水时，芬顿试剂将有机物分子链断链，提高废水的可生化性；处理含磷废水时，则可将非正磷酸盐氧化成正磷酸盐。操作时，首先加酸调节pH 至3左右，然后加入硫酸亚铁，再加入双氧水，待芬顿氧化反应完成后，加碱

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缩后泵入原板框压滤机脱水处理。

③

综合废水处理工艺

向综合废水收集槽中加酸或碱调节pH 值至8

PAM ，左右，再向综合废水反应槽中加入PAC 、进行混凝反应后沉淀。然后泵送至UASB 进行厌氧反

应，再进入接触氧化池进行好氧反应，终沉池出水泵

氨氮、磷等，最后由总排送至人工湿地去除有机物、

口排放。综合废水沉淀槽的污泥排至污泥浓缩池，

再泵入原板框压滤机处理，泥饼外运处理。1. 3

主要设施及设备参数

3

高浓度废水收集槽容积为25m ，芬顿反应一

3

体槽容积为12m ，共2个，一体槽搅拌机功率为1．5

殆尽，接触氧化池出水水质会继续恶化。②该工程

属于改造项目，原有空气由厂方压缩空气供给，压力高，空气气泡大，溶氧效率低，且空气管布气不均，加上冲击负荷，导致接触池中DO 浓度不够。③UASB 厌氧罐投泥量不够，底部布水可能存在泥水接触不充分。

针对上述可能的原因，采取了如下措施：①高浓

3

度废水槽液（10 15m /d）外运处理，仅处理高浓

3

COD 浓度≤8000mg /度清洗水，水量为2 5m /d，L ；②增加2台鼓风机，不再使用压缩空气曝气，改造

原有管路系统，使得布气尽量均匀；③提高接种污泥投加量，向两个UASB 总共投加60t 污泥，另UASB 增设内回流泵，加大泥水混合接触；④接触氧化池重新投泥培养。

上述改造措施于5月底完成后，接着进行调试。6月初接触氧化池生物膜开始逐渐恢复正常，并开6月中下旬开始有轮始有少量豆形虫、肾形虫出现，

虫出现。8月底生化系统基本趋于稳定。此期间COD 变化情况见表2。

表2Tab．2

系统各构筑物C O D 检测数据Test data for COD in structures

kW ，电机可通过变频器控制不同转速；含磷废水收

3

共2个。SBＲ反应罐有效容积为集槽容积为5m ，

3

30m 3，容积负荷为5kgCOD /（m ·d ），共2个；铬废

3

共2个，铬废水反应/沉淀槽水收集槽容积为5m ，

33

容积为5m ；综合废水收集槽容积为28m ，共2

3

1用1备。个；综合废水提升泵Q =5m /h，共2台，

综合废水沉淀槽尺寸为3m ˑ 7m ˑ 3．1m ，表面负32

荷为0．2m /（m ·h ）。接触氧化池HＲT为30h ，

3

容积负荷为0．64kgCOD /（m ·d ），气水比为40ʒ 1；3

1用1罗茨鼓风机风量为2．2m /min，功率为3kW ，

3

备。UASB 反应罐有效容积为83m ，停留时间约23d ，容积负荷为0．6kgCOD /（m ·d ），共2个；人工

2

湿地面积为500m ，填料高度为1．5m ，水力负荷为

0．20m /（m ·d ）。22. 1

32

工程调试及运行情况

高浓度废水与生化系统调试运行

4月25日SBＲ、UASB 罐以及生化系统第一次

4与3t 。4月28日高浓投泥，投加干泥量分别为3、

3

度废水开始进水，每处理10m 高浓度废水，硫酸亚PAC 投铁与双氧水（30%）各投加100kg ，反应5h ，

PAM 投加0．2kg ，加1kg ，沉淀2h ，然后将污泥送压滤机处理。5月2日，开始观察到接触氧化池废

水变黑。

系统自进水以来，持续半个月水质较差，接触池填料上生物膜基本未形成，分析原因可能有以下几方面：①由于高浓度废水对接触氧化池造成很大的冲击负荷，导致微生物大量死亡，好氧系统近乎崩溃。虽然接触氧化池的COD 去除率尚可，这可能是因为大部分COD 被污泥吸附去除，而不是被生化处理所去除，但可以预见，由于接触池中的污泥量减少

TP ≤150mg /L。含磷废水COD ≤4000mg /L，

处理含磷废水，硫酸亚铁与双氧水（30%）最佳投药

PAC 1kg 、量各50kg ，反应3h ，投加石灰10kg 、

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12．35mg /L。

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PAM 0．2kg ，沉淀1h ，然后将污泥送压滤机处理。5月初含磷废水开始调试，芬顿+混凝沉淀法除磷效率很高。含磷废水水质变化见表3。

表3

Tab．3含磷废水水质变化

Test data of wastewater with phosphorus

厌氧罐出水盐分在UASB 的耐受范围内，挥发

性脂肪酸处于正常水平。铝离子浓度很低，这可能是碱水中的铝起着类似PAC 的作用，在混凝反应沉淀中被去除。2. 4

含铬废水调试运行

COD ≤200mg /L。含铬废水总铬≤5mg /L，

PAC 投药量为100mg /L，PAM 投药量为3mg /L。混凝反应1h ，沉淀30min 。其水质变化见表4。含铬废水在预处理阶段总铬即可保证达标

。

表4Tab．4

含铬废水水质变化

Test data of wastewater with Cr

8月底碱水汇入综合废水处理。最初碱槽液与

清洗水一同汇入综合废水处理，此股废水水量约为

311m 3/d，其中碱槽液约0．5m ，碱水COD ≤70mg /

L ，pH ＞13，最多时每天需加入硫酸（质量浓度为98%）770kg 。加入硫酸后，观察到乳白色浑浊沉淀几乎充满整个综合废水收集槽，加入PAC （投药量

PAM （投药量为3mg /L）后，为500mg /L）、废水进

入到综合废水沉淀槽，斜管以上几乎全是泥，泥量很大且污泥沉淀性能很差，导致压泥压不过来，且沉淀池表层的污泥随水进入UASB 。

由于加入的硫酸量太大，曾一度担心硫酸根离子（理论估算最大值为9432．5mg /L）会对UASB 产生不利影响，再加上压泥压不过来，污泥长期随水进入UASB 会对厌氧处理产生较大的影响。因此，决定采取以下措施：①改造碱水管线及相关设施，将浓并将此股废水的清洗水接入高浓碱槽液外运处理，

度废水芬顿一体反应槽进行处理，处理清洗水使用其中一个一体反应槽。高浓度废水分离后，每天水量较少，与含磷废水共用另外一个一体反应槽，时间上错开使用。处理碱清洗水的方法：加入硫酸调节pH 值为8，PAM ，加入少量PAC 、沉淀3h ，上清液排至综合废水收集槽，污泥排至污泥浓缩池。②新增一台板框压滤机，专门用于处理碱清洗水产生的污泥。

采取上述措施后，硫酸（后改用质量浓度为50%的硫酸）用量减少为300kg /d，污泥也可以及时处理完，不再有泥随水进入UASB 的现象出现。为

9月20日了确保碱水不再对UASB 系统产生影响，盐分为委托相关单位进行了厌氧罐出水水质检测，

3830mg /L、铝离子为1．10mg /L、挥发性脂肪酸为

4月人工湿地开始进水调试，5月受高浓度废水

6月份开始逐步恢冲击，处理效率较差。经过调整，到10月各项出水水质指标良好（见表5）。复，

表5Tab．5

人工湿地水质变化Test data of constructed wetland

至10月中旬，系统开始实现稳定达标。整个调

试期间系统原水与总排口水质数据检测结果见表6。

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表6

Tab．6

曾勇辉，等：芬顿氧化/生化/人工湿地工艺处理金属表面废水第31卷第12期

系统水质数据检测结果

mg ·L －1

Test data of wastewater treatment system

冲击负荷，影响后续出水水质。

②碱水槽液碱性太高，且水量较少，可外运处pH 值理，也可考虑进行资源化利用（包括清洗水，为12 13）。例如，设法将碱水回收利用至其他生一方面减少处产车间或将此废碱液售与其他单位，理费用，另一方面也可获得一些经济效益。

③

UASB 接种培养时干污泥投加量可按罐体

体积的10% 20%投加，该工程开始投加的污泥量偏少，导致厌氧微生物量较少，效率偏低。该工程采用芬顿氧化+生化+人工湿地的组合工艺，到目前已经稳定运行半年多，实践证明，

④

该组合工艺处理金属表面处理废水是可行的。参考文献：

［1］蒋青山．电镀行业废水污染防治最佳可行技术与评价

D ］．南昌：南昌航空大学，2011．方法研究［

［2］杨晓冰．西安市金属表面处理行业现状调查与环保对

D ］．西安：西安建筑科技大学，2011．策研究［

2. 7工程经济分析

该工程总投资为266万元，废水处理成本为25

33

元/m。实际综合废水平均为70m /d，进水COD TP 平均为2mg /L，平均为1800mg /L，总铬平均为0．4mg /L，TP 平处理后出水COD 平均为25mg /L，均为0．15mg /L，总铬平均为0．08mg /L，按每年运

TP 为行365天计算，可减排COD 为45．35t /a，0．047t /a，总铬为0．0082t /a。3

作者简介：曾勇辉（1980－

作。

E －mail ：huanjingzyh@163．com 收稿日期：2014－10－30

），男，江西吉水人，

硕士，工程师，主要从事污水处理研究工

结论与建议

①高浓度有机废水槽液COD 浓度值高达

20000mg /L，需外运处理，否则容易对生化系统造成