一体式膜生物反应器处理印刷线路板综合废水的效果研究

摘要

印刷线路板（PCB）是电子工业中重要的元器件。近几年，随着我国电子工业的飞速发展，PCB行业产值每年亦以20％左右增长，随着PCB技术要求的日益提高，追求微小孔化、高密度化、盲孔、埋孔等，制程复杂，所用化学药剂繁多，最后形成产生的综合废水成份复杂，污染强度大，处理难度大。去除印刷线路板废水的传统处理方法存在的主要问题是：处理后出水难以达到国家排放标准、产生的污泥量大、会造成二次污染、处理成本高等。一体式膜生物反应器（Submerged Membrane Bio-Reactor，以下简称SMBR）是一种高效膜分离技术和活性污泥法相结合的水处理反应器系统。与传统废水生物处理工艺相比具有运行稳定、出水水质好、占地面积小和剩余污泥少等许多优点，膜生物反应器污水处理技术已经进入工程应用的历史时期。 本研究以自制的SMBR试验装置，用实际PCB综合废水和人工废水（营养液）混合驯化培养污泥，按照两者进水比例为1：4、2：3、1：1，逐渐过渡为全部实际废水的驯化方案，同时对SV30、污泥浓度、pH及后期的进出水铜离子浓度和COD等指标进行监测，决定驯化进程。试验结果表明：实际废水比例增加到1：1时，铜离子浓度从4.57mg/L增加到26.18mg/L的过程中，系统污泥微型动物优势种群及其数量的变化呈现一定规律性，对铜离子的耐受能力从小到大顺序为：游动性纤毛虫－累枝虫－钟虫－轮虫－红斑顠体虫－表壳虫，且交替成为系统优势种群。稳定运行条件下，SMBR系统SV30基本维持40％左右，而污泥浓度随着进水容积负荷的提高而增大，从1900mg/L增至6100mg/L。SMBR系统通过膜分离来实现泥水分离，进一步降低出水浊度，提高出水水质。系统污泥的驯化培养完成后，以人工配制的模拟PCB综合废水为研究对象，采用正交设计实验方法，分别以COD去除率和铜离子的去除率为响应变量，以进水COD负荷、水力停留时间和进水铜离子负荷为因子。确定SMBR系统运行最佳工艺参数为：进水COD负荷为450mg/L，水力停留时间为6h，进水铜离子负荷为30mg/L。并用实际废水（来自电镀、蚀刻、磨板、脱膜、显影、去油墨的水洗水形成的综合废水）修正最佳运行参数的结果说明：实际废水含难降解的高分子有机化合物，对系统的处理效果冲击影响较大。实际废水中脱膜显影废水需经过适当预处理，利于系统的正常有效运行。为防止和清洗膜污染，最好在膜间压差没有达到20kPa时，实施反冲洗。考虑系统处理后出水回用的可行性，建议废水处理前的收集分类分质越细越好，最好按槽限进行分类；并分别单独进行预处理，再调节后进入SMBR反应器，控制电导率，可作为直接回用水或回用水源水。

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第一章 绪论

1.1 PCB废水传统处理技术综述

1.1.1化学沉淀法

1.1.2离子交换法

1.1.3电解法

1.1.4化学氧化法

1.1.5电渗析法

1.1.6吸附法

1.1.7其它方法及联合技术的应用

1.2生物法在PCB废水处理中的运用

1.2.1生物法概述

1.2.2生物法组合其它方法处理PCB废水

1.2.3生物法用于PCB废水的深度处理

1.3 SMBR的研究与应用

1.3.1 SMBR工艺概述

1.3.2 SMBR工艺的特点

1.3.3 SMBR在废水处理过程的影响因素

1.3.4 SMBR的国内外研究现状

1.4研究的背景、思路及创新之处

1.4.1研究背景

1.4.2研究思路

1.4.3创新之处

第二章 试验材料、仪器和方法

2.1试验用品

2.1.1试验用水

2.1.2试验药品

2.2试验仪器

2.3试验装置

2.4分析项目及测定方法

2.4.1 CODCr的测定

2.4.2铜离子的测定

2.4.3生物相观察

2.4.4污泥性质的测定与分析

第三章 SMBR系统内污泥的培养与驯化

3.1驯化过程的污泥生物相变化

3.2驯化过程中的污泥性质变化

3.2.1 SMBR污泥的MINSS/MLSS比值

3.2.2 SMBR污泥浓度变化

3.2.3 SMBR中污泥的沉降性能

3.3 SMBR出水水质变化

3.4本章小结

第四章 SMBR系统最佳工艺参数研究

4.1正交试验处理模拟PCB综合废水

4.1.1正交试验设计方法

4.1.2试验方案

4.1.3正交试验结果及分析

4.1.4补充试验结果及分析

4.2最佳工艺参数

4.2.1实际废水验证最佳工艺参数

4.2.2最佳工艺参数的修正

4.3本章小结

第五章 SMBR膜污染控制

5.1膜污染概述

5.2膜污染的监控

5.3膜污染防治技术

5.4膜清洗技术

5.5本章小结

第六章 SMBR出水回用可行性分析

6.1废水水质及回用水要求

6.1.1废水水质分析

6.1.2 PCB行业回用水要求

6.2 SMBR出水回用可行性分析

6.3本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及获得的成果

致谢