空调铜配件生产废水处理工艺改造：提高可生化性，稳定达标排放

空调铜配件生产废水处理工艺改造：提高可生化性，稳定达标排放

某公司主要生产空调铜配件，与格力、美的、格兰仕、韩国LG等国内外各大空调企业形成长期合作关系。该公司车间除油、酸洗、抛光、钝化（无铬）等工序产生的废水COD高达/L、铜离子高达80mg/L、LAS高达100mg/L，pH值低至0.9，具有酸度高、重金属含量高、COD高、LAS浓度高的“四高”特点，可生化性极差。原采用“微电解+A/O”工艺对其进行处理，但处理后的水难以稳定达到排放标准的要求，影响了公司的正常生产。

针对该废水特点，结合何明等人的研究成果，决定对原有处理工艺进行改造。即在预处理段改造微电解槽，并装填耐高温微孔活化微电解填料；在生化段增大水解槽容积及循环泵；在深度处理段增加一体化橇装MBR设备。升级改造后，处理后的水质稳定达到《水污染物排放限值》（DB 26/44-2001）一级标准。

01 项目概况

1.设计水量

根据业主要求，改造后的处理能力为5m3/h。

2.进出水水质

处理后出水需满足《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）一级标准，设计进出水水质见表1。

2 废水处理工艺

1. 工艺流程

改造后废水处理工艺流程如图1所示。

各车间生产废水先进入调节池，调节水质、水量后由泵送入微电解池，泵前自动加碱，控制pH为3~4。在酸性介质、好氧条件下，微电解池中生成新生态氢和二价铁，从而破坏络合物结构，取代单质铜。微电解池出水溢流进入一级混凝反应池和一沉池，自动加碱，控制pH为11~12，去除大部分铜离子和二价铁离子，沉淀水中的有机物被新生的絮凝体吸附。一沉池出水经大量曝气，在二级混凝反应池投加混凝剂，去除二沉池中残留的二价铁离子和铁离子。 二沉池出水自动控制pH为7~8.5，在重力作用下流入二级ABR水解池。在ABR水解池中，池内污泥在水力冲击下被搅拌，使泥水混合均匀，水解菌将难降解的大分子有机物分解为易降解的小分子有机物。

经过微电解、水解预处理后，废水的可生化性得到提高。水解池出水自流进入好氧池，好氧菌对有机污染物进行吸附降解，使废水得到净化。好氧池出水经三沉池自流进入MBR装置，池内安装的中空纤维膜对细菌和大分子有机物进行截留，保持较高的污泥浓度和微生物多样性，大大提高出水水质。三沉池沉积的污泥经气提装置返回生化池，补充池内污泥浓度。MBR池内泥水混合液中仍含有大量难降解有机物，返回水解池进行循环降解。生化剩余污泥与物化污泥一起排入污泥浓缩池。 浓缩后的污泥经厢式压滤机脱水后由业主外运处置，滤液回流至调节池与废水一同处理。

2.治理改造工程重点

（1）改造微电解槽，装载高温微孔活化微电解填料。微电解填料由多种金属与多种催化剂熔合，经高温冶炼而成，形成骨架式微孔合金结构，不会钝化、硬化，长期运行稳定、有效。

（2）将中和池后段改造为水解池，增加水解池容积；并在水解池中增加循环泵，控制水流量，提高污水与水解菌的接触反应效果。

（3）增设一体化橇装MBR设备，保证出水达标排放。

3 设计参数

1.油分离调节罐

隔油池为混凝土结构，地上0.2 m，地下2.5 m，规格为8.0 m×8.0 m×2.7 m，有效容积为120 m3，HRT为24 h。

2. 微电解池

微电解槽为地上混凝土结构，规格为6.0 m×2.0 m×4.5 m，有效容积为24 m3，HRT=4.8 h。

3.初沉池、二沉池（两级串联）

一、二沉池为地上混凝土结构，单池尺寸为6.0 m×4.0 m×4.5 m（含混凝反应池），表面负荷为0.4 m3/(m2˙h)。

4、ABR水解池（2级串联）

ABR水解池为地上混凝土结构，一级水解池尺寸为8.0 m×1.6 m×4.0 m，二级水解池尺寸为8.0 m×2.3 m×4.0 m，总有效容积为73 m3，总HRT为14.6 h，水解池COD容积负荷约为0.10~0.19 kg/(m3˙d)。

5. 有氧池

好氧池为地上混凝土结构，池体尺寸为8.0 m×5.6 m×4.0 m，有效容积为130 m3，HRT = 26 h，池内装有复合填料，污泥回流比例为50%~100%，泥龄为35~52 d，悬浮污泥质量浓度为3 000~4 000 /m3，污泥负荷为0.03~0.05 /(˙d)。

6. 沉淀池三座

第三沉淀池为地上混凝土结构，池体尺寸为8.0 m×2.6 m×4.0 m，表面负荷为0.33 m3/(m2˙h)。

7. 撬装式MBR装置

该撬装式MBR装置为集膜池、中水池、机房为一体的钢结构，设备尺寸为4.0 m×2.5 m×3.0 m，其中膜池有效容积为15 m3，HRT为3 h。MBR池核心设备为PVDF中空纤维帘式膜组件，总面积为640 m2。

8.污泥浓缩池

污泥浓缩池为混凝土结构，地上1.5m，地下2.5m，池体尺寸为6.5m×2.3m×4.0m，有效容积30m3。配有厢式压滤机2台，每台过滤面积20m2。

某公司主要生产空调铜配件，与格力、美的、格兰仕、韩国LG等国内外各大空调企业形成长期合作关系。该公司车间除油、酸洗、抛光、钝化（无铬）等工序产生的废水COD高达/L、铜离子高达80mg/L、LAS高达100mg/L，pH值低至0.9，具有酸度高、重金属含量高、COD高、LAS浓度高的“四高”特点，可生化性极差。原采用“微电解+A/O”工艺对其进行处理，但处理后的水难以稳定达到排放标准的要求，影响了公司的正常生产。

针对该废水特点，结合何明等人的研究成果，决定对原有处理工艺进行改造。即在预处理段改造微电解槽，并装填耐高温微孔活化微电解填料；在生化段增大水解槽容积及循环泵；在深度处理段增加一体化橇装MBR设备。升级改造后，处理后的水质稳定达到《水污染物排放限值》（DB 26/44-2001）一级标准。

01 项目概况

1.设计水量

根据业主要求，改造后的处理能力为5m3/h。

2.进出水水质

处理后出水需满足《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）一级标准，设计进出水水质见表1。

2 废水处理工艺

1. 工艺流程

改造后废水处理工艺流程如图1所示。

各车间生产废水先进入调节池，调节水质、水量后泵入微电解池，泵前自动加碱，控制pH为3~4。在酸性介质、好氧条件下，微电解池中生成新生态氢和二价铁，从而破坏络合物结构，取代单质铜。微电解池出水溢流进入一级混凝反应池和一沉池，自动加碱，控制pH为11~12，去除大部分铜离子和二价铁离子，并通过新生絮凝体吸附沉淀水中的有机物。一沉池出水经大量曝气，在二级混凝反应池投加混凝剂，去除二沉池中残留的二价铁离子和铁离子。 二沉池出水自动控制pH为7~8.5，在重力作用下流入二级ABR水解池。在ABR水解池中，池内污泥在水力冲击下被搅拌，使泥水混合均匀，水解菌将难降解的大分子有机物分解为易降解的小分子有机物。

经过微电解、水解预处理后，废水的可生化性得到提高。水解池出水自流进入好氧池，好氧菌对有机污染物进行吸附降解，使废水得到净化。好氧池出水经三沉池自流进入MBR装置，池内安装的中空纤维膜对细菌和大分子有机物进行截留，保持较高的污泥浓度和微生物多样性，大大提高出水水质。三沉池沉积的污泥经气提装置返回生化池，补充池内污泥浓度。MBR池内泥水混合液中仍含有大量难降解有机物，返回水解池进行循环降解。生化剩余污泥与物化污泥一起排入污泥浓缩池。 浓缩后的污泥经厢式压滤机脱水后由业主外运处置，滤液回流至调节池与废水一同处理。

2.治理改造工程重点

（1）改造微电解槽，装载高温微孔活化微电解填料。微电解填料由多种金属与多种催化剂熔合，经高温冶炼而成，形成骨架式微孔合金结构，不会钝化、硬化，长期运行稳定、有效。

（2）将中和池后段改造为水解池，增加水解池容积；并在水解池中增加循环泵，控制水流量，提高污水与水解菌的接触反应效果。

（3）增设一体化橇装MBR设备，保证出水达标排放。

3 设计参数

1.油分离调节罐

隔油池为混凝土结构，地上0.2 m，地下2.5 m，规格为8.0 m×8.0 m×2.7 m，有效容积为120 m3，HRT为24 h。

2. 微电解池

微电解槽为地上混凝土结构，规格为6.0 m×2.0 m×4.5 m，有效容积为24 m3，HRT=4.8 h。

3.初沉池、二沉池（两级串联）

一、二沉池为地上混凝土结构，单池尺寸为6.0 m×4.0 m×4.5 m（含混凝反应池），表面负荷为0.4 m3/(m2˙h)。

4、ABR水解池（2级串联）

ABR水解池为地上混凝土结构，一级水解池尺寸为8.0 m×1.6 m×4.0 m，二级水解池尺寸为8.0 m×2.3 m×4.0 m，总有效容积为73 m3，总HRT为14.6 h，水解池COD容积负荷约为0.10~0.19 kg/(m3˙d)。

5. 有氧池

好氧池为地上混凝土结构，池体尺寸为8.0 m×5.6 m×4.0 m，有效容积为130 m3，HRT = 26 h，池内装有复合填料，污泥回流比例为50%~100%，泥龄为35~52 d，悬浮污泥质量浓度为3 000~4 000 /m3，污泥负荷为0.03~0.05 /(˙d)。

6. 沉淀池三座

第三沉淀池为地上混凝土结构，池体尺寸为8.0 m×2.6 m×4.0 m，表面负荷为0.33 m3/(m2˙h)。

7. 撬装式MBR装置

橇装式MBR装置为集膜池、中水池、机房为一体的钢结构，设备尺寸为4.0 m×2.5 m×3.0 m，其中膜池有效容积为15 m3，HRT为3 h。MBR池核心设备为PVDF中空纤维帘式膜组件，总面积为640 m2。

8.污泥浓缩池

污泥浓缩池为混凝土结构，地上1.5m，地下2.5m，池体尺寸为6.5m×2.3m×4.0m，有效容积30m3。配有厢式压滤机2台，每台过滤面积20m2。

4 调试运行

（1）改造前，反应池加碱会产生大量泡沫及溢流，采取提高反应池防护高度、更换新型高温活化微电解填料等改造措施后问题得到解决。

（2）生化调试初期，好氧池经常产生严重泡沫，分析是表面活性剂引起的，飞扬的泡沫严重影响现场环境，造成菌种流失。通过采取控制负荷、增加微生物菌种和营养物量等措施解决了该问题。特别是MBR、ABR水解酸化系统中的微生物经过驯化成熟后，不再出现大规模起泡现象。原因分析：污泥的培养驯化是一个渐进、有序的过程，微生物结构随着反应器内不同时期环境的变化而进行调整，逐渐演变为适应MBR、ABR水解酸化过程的群落结构。

（3）调试后期，微电解池进水pH值控制目标由1.5～2.0提高到3.0～4.0，系统产泥量减少约1/3，且对后续生化系统未发现明显影响迹象。

（4）运行过程中偶尔出现污泥膨胀现象，此时SV30≥80%，好氧池表面浮着一层灰褐色黏稠的浮渣，一般通过增加污泥及混合液回流即可自动恢复，恢复时间一般为3～5天。

（5）MBR膜的日常清洗维护主要有三种：清水反洗、化学反洗和浸泡清洗。日常运行中，应充分重视清水反洗工艺，严格控制清水水质、反洗水量和反洗频率。实践证明，清水反洗工艺设备简单，自动化运行。如果维护到位，可以避免化学反洗的硬件投入和繁琐的操作，浸泡清洗周期可延长至4～6个月。

5 治疗效果分析

2016年8月份期间监测了各工艺对COD和Cu2+的去除效果，结果分别见表2、表3。

运行结果表明，虽然进水水质波动较大，甚至超过设计值，但出水COD

另外，显而易见的是，MBR工艺对COD达标起到了关键作用；物化工艺（微电解+二次反应沉淀）去除了大部分Cu2+，使得出水Cu2+接近标准。

6 技术经济分析

该处理改造项目总投资30万元，2013年11月完成设计，不停产施工，2013年12月完成调试，出水达标，已稳定运行3年多，微电解填料未出现硬化、失效现象，MBR膜保持完好，瞬时通量高于6.5m3/h，出水长期稳定达标。运行结果表明工艺设计合理，抗冲击能力强。

经长期测算，运行成本（主要是药剂成本，包括人工及耗材，不含水电费）约为60~80元/t，虽然没有直接经济效益，但为业主节省了污水排放成本，大大提升了企业形象，产生了较大的间接经济效益，另外环保效益十分显著。

7 结论

（1）工程实践证明，微电解+A/O+MBR组合工艺处理高浓度难熔金属表面处理废水是合理可行的。虽然进水水质波动较大，COD为809～1 366 mg/L，Cu2+为3.52～25.50 mg/L，但出水COD

（2）MBR工艺对COD达标起着关键作用，物化工艺（微电解+二次反应沉淀）去除大部分Cu2+，出水Cu2+接近达标，是整个工艺可靠运行不可缺少的一个环节。

（3）解决了行业高浓度生化酸洗铜废水处理的难题，大大提升了生产企业的社会形象和竞争力。