電子行業(yè)廢水比較復(fù)雜，除酸堿液外，一般還會(huì)有清洗、刻蝕、剝離等生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的廢水，其中含有多種有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，而且一些特種有機(jī)物在常規(guī)的檢測(cè)方式（BOD5，COD）中，并不能體現(xiàn)出其實(shí)際的濃度。電子行業(yè)廢水中常見(jiàn)的污染物包括：染料、四甲基氫氧化銨、丙二醇甲醚醋酸酯、5-氨基四唑、磷酸鹽、硝酸鹽、氟化物、線型酚醛樹(shù)脂、二乙二醇乙醚、四甘醇、1-氨基-2-丙醇、乙醇、異丙醇、丙酮、1-甲基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基氨、環(huán)丁砜、季銨鹽、乙酸丁酯、丙二醇甲醚丙酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯等，電子行業(yè)廢水具有水質(zhì)波動(dòng)大、含有有毒物質(zhì)、處理難度大等特點(diǎn)。電子行業(yè)廢水的處理基本采用物化法（酸堿調(diào)節(jié)、加藥沉淀）處理，達(dá)到當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)后排入附近水體或排入污水處理廠與生活污水混合進(jìn)行處理，回用難度較大。

酸洗廢水MBR污水處理一體化設(shè)備

膜生物反應(yīng)器（MBR）是以酶、微生物、動(dòng)植物細(xì)胞為催化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和生化轉(zhuǎn)化，同時(shí)憑借膜進(jìn)行泥水分離的生物反應(yīng)技術(shù)。它利用膜組件替代傳統(tǒng)的二沉池，可提高污泥濃度，減小生物池容積，使出水水質(zhì)更穩(wěn)定，克服了污泥流失的問(wèn)題，有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。MBR 工藝具有出水水質(zhì)良好、可直接回用、設(shè)備緊湊、運(yùn)行管理方便、污泥產(chǎn)量少等特點(diǎn)。近年來(lái)，MBR 已經(jīng)成功應(yīng)用于生活污水、醫(yī)院廢水、垃圾滲濾液、石化廢水等的處理〔1〕。鑒于日益嚴(yán)格的污水排放和回用標(biāo)準(zhǔn)，MBR 在中水回用市場(chǎng)將具有廣泛的應(yīng)用前景〔2〕。為此，筆者對(duì)電子行業(yè)廢水進(jìn)行了MBR 處理研究，以期為我國(guó)電子行業(yè)廢水的處理回用提供些許參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分
 
1.1 實(shí)驗(yàn)用水
 
某電子廠生產(chǎn)廢水主要包括酸堿廢水、含氟廢水、含氨廢水和CMP 研磨廢水，其經(jīng)過(guò)廠內(nèi)物化處理系統(tǒng)分別處理后，匯集至總排污口，經(jīng)過(guò)管網(wǎng)排放到園區(qū)污水處理廠。本次中試的進(jìn)水即取自總排污口。2011 年7 月19 日至2011 年11 月25 日，對(duì)該電子廠總排污口的水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果如表 1 所示。

1.2 實(shí)驗(yàn)流程
 
本中試實(shí)驗(yàn)采用MBR 系統(tǒng)（A2O+膜過(guò)濾）。首先通過(guò)提升泵將待處理廢水由排水井提升至均質(zhì)池，之后廢水先后自流通過(guò)厭氧池和缺氧池進(jìn)行處理；缺氧池混和液部分被泵入好氧池繼續(xù)處理，部分回流到厭氧池，回流比為*；好氧池混合液部分被膜池提升泵輸送到膜池進(jìn)行泥水分離，部分回流到脫氧池后進(jìn)入缺氧池，回流比為400%；膜池混合液部分回流到好氧池，回流比為400%。MBR 產(chǎn)水收集到反洗水池，作為MBR 反洗用水；多余的產(chǎn)水排放至總排放口。采用鼓風(fēng)機(jī)為好氧池和膜池曝氣。實(shí)驗(yàn)流程如圖 1 所示。

酸洗廢水MBR污水處理一體化設(shè)備

圖 1 實(shí)驗(yàn)流程

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置和材料
 
MBR 中試設(shè)備（包括：均質(zhì)池、厭氧池、缺氧池、脫氧池、好氧池，容積均為3 m3，碳鋼防腐；膜池，容積3 m3，SS316 不銹鋼）、SDI 測(cè)試裝置，北京賽諾水務(wù)科技有限公司產(chǎn)品；SMT-BR15 超濾膜組件，有效膜面積27 m2，膜絲孔徑0.1 μm，材質(zhì)PVDF，北京賽諾膜科技有限公司產(chǎn)品；便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀、DR890 光度計(jì)、消解爐、BOD 培養(yǎng)箱等，哈希產(chǎn)品。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法
 
實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2011 年7 月19 日至2011 年11 月 25 日。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：北京亦莊開(kāi)發(fā)區(qū)某電子廠區(qū)。

實(shí)驗(yàn)所用接種污泥為小紅門(mén)污水處理廠好氧池混合液。污泥馴化方式：將7 m3 污泥混合液、8 m3 待處理廢水和1 kg 葡萄糖注入實(shí)驗(yàn)裝置（除均質(zhì)池外），悶曝1 d；次日開(kāi)始進(jìn)水，初始進(jìn)水流量為0.1 m3/h，監(jiān)測(cè)好氧池CODCr，待其降到50 mg/L 以下時(shí)將進(jìn)水流量升為0.2 m3/h，直至將進(jìn)水流量升高到設(shè)計(jì)流量0.5 m3/h。

厭氧池、缺氧池和脫氧池采用攪拌機(jī)攪拌。穩(wěn)定運(yùn)行期間，好氧池曝氣量為1.6 m3/h，污泥質(zhì)量濃度為5.2~6 g/L；膜池氣擦洗量為7 m3/h，污泥質(zhì)量濃度為6.5~7.5 g/L；膜池產(chǎn)水量為12 m3/d，平均通量為 18.5 L/（m2·h）。

運(yùn)行初期在缺氧池投加適量葡萄糖是為了加快污泥培養(yǎng)；據(jù)好氧池pH 在缺氧池適量投加*以提高堿度。

1.5 檢測(cè)方法
 
SDI15 的檢測(cè)：依據(jù)美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM） D 4185—95 規(guī)定的方法檢測(cè)計(jì)算15 min 的SDI 值。 CODCr、TSS、氨氮和磷的檢測(cè)：使用哈希便攜式實(shí)驗(yàn)裝置。委托清華大學(xué)進(jìn)行掃描電鏡分析。

2 結(jié)果與討論
 
2.1 MBR 系統(tǒng)對(duì)CODCr的去除效果
 
在MBR 系統(tǒng)中，由于對(duì)CODCr 的去除主要來(lái)自生化作用，因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)MBR 系統(tǒng)進(jìn)水和膜池（污泥上清液濾紙過(guò)濾水樣）的CODCr 進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果如圖 2 所示。

圖 2 MBR 系統(tǒng)生化部分對(duì)CODCr的去除效果

從圖 2 可以看出，膜池CODCr 基本在40 mg/L 以下，平均值為20.29 mg/L；生化部分CODCr 去除率基本保持在60%以上，平均值為80.9%。說(shuō)明該系統(tǒng)對(duì)電子行業(yè)廢水具有較好的生物處理效果。

MBR 系統(tǒng)中微/超濾膜的作用主要為泥水分離，提高好氧池污泥濃度，去除懸浮物、膠體，提高產(chǎn)水感官指標(biāo)。為了考察膜對(duì)CODCr 的去除作用，中試期間對(duì)膜池（污泥上清液濾紙過(guò)濾水樣）CODCr 與 MBR 產(chǎn)水CODCr 進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖 3。

圖 3 MBR 膜對(duì)CODCr的去除效果

檢測(cè)結(jié)果表明，該超濾膜對(duì)CODCr 的平均去除率為30%左右，對(duì)產(chǎn)水CODCr 的降低也存在一定的貢獻(xiàn)。

2011 年8 月8 日的取樣分析結(jié)果表明，原水和MBR 產(chǎn)水的BOD5 分別為35、0.8 mg/L，原水和 MBR 產(chǎn)水的CODCr 分別為106、9 mg/L，B/C=0.33，說(shuō)明該廢水具有一定的可生化性，而較低的產(chǎn)水BOD5 也說(shuō)明碳源幾乎被*降解。

2.2 MBR 系統(tǒng)對(duì)氮、磷的去除效果
 
MBR 系統(tǒng)對(duì)氮、磷的去除效果見(jiàn)表 2。

由表 2 可知，MBR 產(chǎn)水NH3-N＜5 mg/L，TP 在 0.5 mg/L 左右。硝化菌zui適宜生長(zhǎng)的pH 環(huán)境為7.5~ 8.5〔3〕，本系統(tǒng)進(jìn)水pH 一般在6.2~7.1，pH 環(huán)境對(duì)硝化細(xì)菌的活性稍有抑制作用。通過(guò)提高堿度可改善硝化效果，但會(huì)加大運(yùn)行成本。實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)堿度的控制是使好氧池的pH＞6.5，以滿足COD 去除的基本要求，而這只使MBR 產(chǎn)水NH3-N 降至5 mg/L 以下。

2.3 MBR 產(chǎn)水SDI
 
實(shí)驗(yàn)的后半階段檢測(cè)了MBR 產(chǎn)水的SDI15，結(jié)果表明，SDI15 基本保持在4 以下，大部分?jǐn)?shù)據(jù)在2~ 3，達(dá)到安全進(jìn)入RO 的水平。表明MBR 產(chǎn)水可直接進(jìn)入RO 系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理，處理后出水可作為回用水。

2.4 膜的化學(xué)清洗
 
MBR 系統(tǒng)運(yùn)行到一定時(shí)間，由于膜組件的積泥以及污染物附著在膜絲表面，會(huì)造成TMP（跨膜壓差）升高，需要定期進(jìn)行維護(hù)性清洗。整個(gè)中試過(guò)程共進(jìn)行了8 次維護(hù)性清洗，包括次氯酸鈉洗和鹽酸洗，使用RO 產(chǎn)水配藥。清洗前后TMP 的變化見(jiàn)圖 4。

圖 4 維護(hù)性清洗前后TMP 的變化 

前4 次維護(hù)性清洗采用滿池清洗方式（即污泥不移出），在采用NaClO（質(zhì)量濃度為1 000 mg/L）清洗后，再用一定濃度的鹽酸（pH=2.1）進(jìn)行中和，以消除NaClO 清洗時(shí)產(chǎn)生的化學(xué)沉淀物。每次維護(hù)性清洗后裝置可穩(wěn)定運(yùn)行1 周左右。但前4 次維護(hù)性清洗后的MBR 產(chǎn)水CODCr 有所升高，這與膜池較高濃度的NaClO 對(duì)微生物產(chǎn)生的抑制作用有關(guān)，清洗后需要逐步恢復(fù)污泥的活性。

9 月5 日后對(duì)維護(hù)性清洗方式進(jìn)行了改變，先排空膜池污泥（移至生化池），注入RO 產(chǎn)水，再進(jìn)行 NaClO（質(zhì)量濃度增至3 000 mg/L）洗和鹽酸洗，清洗效果明顯改善，清洗周期延長(zhǎng)至3 周左右。zui后2 次清洗，由于清洗水溫低（14 ℃左右），清洗恢復(fù)性效果不如前幾次水溫較高時(shí)（25 ℃左右）明顯。

清洗結(jié)果表明，控制好藥劑濃度和清洗水溫，采用空池清洗方式可使膜組件性能得到良好恢復(fù)，且該膜絲能夠適應(yīng)高濃度NaClO。在4 個(gè)月的運(yùn)行中，僅采用維護(hù)性清洗即可恢復(fù)膜的性能，預(yù)計(jì)恢復(fù)性化學(xué)清洗周期能夠達(dá)到6 個(gè)月或以上。

2.5 系統(tǒng)污泥性狀分析
 
運(yùn)行過(guò)程中對(duì)各池污泥濃度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并以此作為排泥依據(jù)。監(jiān)測(cè)結(jié)果的平均值如表 3 所示。日排泥量為100~300 L，排泥點(diǎn)在膜池。

本系統(tǒng)馴化的活性污泥對(duì)來(lái)水的降解能力很強(qiáng)，裝置的處理能力本還可以加大，但限于膜組件的過(guò)水能力限制，實(shí)際只能按照12 m3/d 的水量進(jìn)行處理，這就導(dǎo)致了營(yíng)養(yǎng)物過(guò)低，污泥濃度低于常規(guī)的 MBR 系統(tǒng)。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)30 min 的污泥沉降比一般低于40%，與一般MBR 系統(tǒng)區(qū)別較大。說(shuō)明污泥黏度較大，不易分散，原因可能為進(jìn)水含有PAM（污水前期物化處理殘余），使活性污泥層中包裹較多的PAM 所至。取污泥樣品進(jìn)行電鏡分析，可見(jiàn)明顯的PAM 包裹，如圖 5 所示（放大1 000 倍，反射），驗(yàn)證了上述推測(cè)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中MBR 產(chǎn)水未隨時(shí)間的增加出現(xiàn)劣化，說(shuō)明PAM 的含量不高，對(duì)該系統(tǒng)尚未造成影響，但不能確定其對(duì)膜*使用效果的影響。工程實(shí)施中需要通過(guò)預(yù)處理去除PAM。

圖 5 PAM 及活性污泥的SEM  

3 結(jié)論
 
（1）MBR 系統(tǒng)對(duì)該電子行業(yè)廢水中的COD、 BOD、氨氮具有較好的去除效果，產(chǎn)水SDI15 基本在 2~3。CODCr 平均去除率為80.9%，超濾膜對(duì)CODCr 的平均去除率為30%左右，對(duì)產(chǎn)水CODCr 的降低存在一定的貢獻(xiàn)。產(chǎn)水水質(zhì)已達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，可直接排放，也可直接進(jìn)入RO 系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理而獲取較高質(zhì)量的回用水。

（2）膜池平均過(guò)濾通量在18.5 L/（m2·h），非常穩(wěn)定，維護(hù)性清洗周期可以達(dá)到2~3 周。

（3）通過(guò)對(duì)MBR 系統(tǒng)污泥的電鏡分析，得出進(jìn)水中的PAM 對(duì)MBR 污泥產(chǎn)生包裹，盡管實(shí)驗(yàn)過(guò)程中并未影響到系統(tǒng)的處理效果，但可能不利于膜的*使用，需要在工程實(shí)施中增加預(yù)處理手段。

（4）后續(xù)實(shí)驗(yàn)中可以對(duì)MBR 產(chǎn)水直接進(jìn)入RO 系統(tǒng)進(jìn)行中試研究，摸索RO 系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)、膜污染及清洗效果，以期使電子行業(yè)廢水能夠處理至較高品質(zhì)的回用水。