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浅析玻璃纤维厂废水处理工程实例

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[摘要]从废水水质、处理工艺、设计参数及运行效果等方面出发,介绍了某玻璃纤维厂的废水处理工程。工程实践表明,采用调节池—混凝沉淀—接触氧化池—混凝沉淀—臭氧氧化—曝气生物滤池—多介质过滤—活性炭过滤—超滤—反渗透组合工艺可有效处理玻纤废水。工程调试运行结果表明,出水清水满足玻纤废水生产用水要求,浓水满足《污水综合排放标准》三级标准,实现减量化。

[关键词]玻纤废水;臭氧;BAF;活性炭过滤;循环回用

玻璃纤维(简称“玻纤”)是一种性能优异的无机非金属材料。玻纤的应用几乎遍布国民经济和国防军工的各个领域,它常被用作复合材料的增强基材、电绝缘材料、绝热保温材料、吸声材料、光传输材料以及电路基板等[1-2]。随着国内玻璃纤维工业的快速发展,导致的环境污染问题也日益严重。在玻璃纤维生产过程中所产生的废水,其数量虽然不大,但因其含有大量高浓度有机污染物,直接排放会对受纳水体造成严重污染。玻纤工业行业较独特,其产生的废水不同于普通化工废水,玻纤废水危害严重,治理难度大。[3-7]某企业新建了一座玻纤厂,生产过程中产生了浸润剂废水、喷雾废水及现场罐清洗废水等。针对该厂生产废水的特点,采用了如下处理工艺流程:调节池—一级混凝沉淀—接触氧化池—竖流式沉淀—二级混凝沉淀—臭氧氧化—曝气生物滤池—多介质过滤—活性炭过滤—超滤—反渗透,经反渗透处理后的清水用于厂内回用,产生的少量浓水对外排放。本文概述了该废水的进水水质特征,分析了工艺各段流程及设计参数,并探讨了处理工艺整体的运行效果,以期为同类废水处理的工程设计提供参考。

1工程概况

根据所在地环保要求,废水必须实施减量化排放。从占地情况来看,废水处理单元可供用地尺寸为45m×26m,污泥处理单元可供用地36m×10m,占地极为紧凑。由于地质条件所限,不能往地下深挖。为此,本次考虑将废水处理单元和污泥处理单元分别高度集成,将主要功能构筑物和配套建筑合建。

1.1废水水质水量

该玻纤废水处理站设计进水水量1500m3/d,废水进出水水质详见表1。根据当地环保要求,废水处理外排水质必须达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准后排至园区污水处理站。由于水资源短缺,要求外排水量≤200m3/d,其余的处理出水要求进行厂内回用并达到生产用水水质标准。此外,根据当地环保要求,污泥处理后的含水率应≤30%。

1.2废水水质特征

玻纤工业生产过程产生的废水主要是浸润剂废水。浸润剂的组成包括油脂类、乳化剂、水溶性有机物及甲醛等有毒物质[2]。除溶剂外大部分是些热稳定性高、难溶于水的高分子有机物质,其生化性较差,难以通过生物降解。玻纤废水一般呈乳化状,透明度低,外观呈乳白色,从水质处理指标看,主要处理对象包括BOD5、CODCr、色度及浊度等。目前,玻纤废水的处理一般采用混凝气浮或沉淀+活性污泥法进行处理,处理后的出水往往在100mg/L以上[8-10]。根据温军杰等[11]人对玻纤废水混凝沉淀的研究标明,原水混凝沉淀时PAC的最佳投加量为2.4g/L,平均COD去除率为50%。朱英来[12]等人采用混凝沉淀+两段接触氧化+絮凝沉淀,在生化停留时间24h,生化容积负荷率为0.4kgCOD/m3•d时,出水可达到《污水综合排放标准(GB8978-1996)》一级标准。

2工艺流程及参数

2.1废水处理工艺流程

废水处理工艺方案的选择与废水性质及进出水水质要求密切相关,针对玻纤废水的水质特点,结合前期的调研,在总结已有工程经验的基础上,分别进行了混凝沉淀实验、生化曝气实验、Fenton氧化实验、臭氧氧化实验及活性炭吸附实验等实验室小试。通过混凝沉淀确定了絮凝剂和助凝剂投加量,一级絮凝PAC的最佳投加量为400mg/L,二级絮凝PAC的最佳投加量为30mg/L。通过生化处理实验确定水力停留时间36h。通过Fenton和臭氧氧化实验,分别确定了最优的加药量。考虑到本次项目占地有限,采用Fenton处理工艺需要配套较多的水池、加药装置及药库,综合比较后确定采用臭氧氧化工艺[13]。基于废水减量化排放的需要,设置了膜处理系统对废水进行回收。综上,确定的具体工艺流程图如图1所示。工艺流程分为四个部分:预处理系统、生化处理系统、深度处理系统及污泥处理系统。厂区废水通过管道加压输送进入调节池,在调节池内稳定水质和水量,调节池出水自流进入一级混凝反应池,投加絮凝剂和助凝剂,再进入平流式沉淀池进行沉淀。沉淀池出水进入接触氧化池,接触氧化池内设置组合填料和可提升式曝气器,接触氧化池出水进入二沉池进行泥水分离,二沉池采用竖流式沉淀池。出水再进入二级混凝反应池,投加絮凝剂和助凝剂,再进入斜板式沉淀池。斜板沉淀池出水进入臭氧反应池,经臭氧氧化将大分子难降解有机物分解成小分子有机物,出水再经泵提升进入曝气生物滤池,在曝气生物滤池内进一步的对有机物进行降解,并降低悬浮物和浊度。出水经泵提升依次进入多介质过滤器和活性炭过滤器,进一步去除有机物、悬浮物和浊度,保证进入膜处理的水质要求。活性炭过滤后的出水一部分回用于车间地面冲洗(500m3/d),一部分进入膜系统处理。膜系统采用超滤和反渗透组合工艺,超滤浓水回流至调节池内,反渗透浓水进入浓水池并提升后外排,反渗透产水进入回用水池并提升后用于拉丝车间生产用水。

2.2主要的工艺设计参数

2.2.1预处理系统

由于原水COD、SS、浊度及色度含量较高,需采取混凝沉淀对原水中大部分的SS及部分COD进行一定的去除,以减轻后续生化处理的污泥负荷。(1)调节池。调节池设计水力停留时间为8h。调节池内设置提篮式格栅及潜水搅拌器。调节池通过重力流管道出水,按水位高度设置2根出水支管,单根支管出水流量通过电动阀及流量计反馈控制。(2)一级絮凝沉淀池。一级絮凝池投加PAC和PAM,每格反应时间为8min,PAC设计投加量500mg/L,PAM投加量1mg/L。采用平流式沉淀池,通过刮吸泥机将沉淀池底部污泥提升至污泥浓缩池。沉淀池表面负荷0.85m3/m2•h。

2.2.2生化处理系统生化处理系统主要用于去除废水中的溶解性有机物及悬浮物[15],本次工程生化处理考虑采用目前应用广泛的接触氧化工艺。2.2.2.1接触氧化池接触氧化池兼具活性污泥法及生物膜法的特点,填料的布置使得水池内污泥量大大提高,同时生物膜内部兼具厌氧、缺氧及好氧的多种形态,接触氧化池内具有较多的污泥种类,使得污水中的各类有机物可通过不同的生化途径被去除。该工艺对废水水质变化具有良好的耐冲击能力,同时对部分难生化降解有机物也具有一定的去除作用。接触氧化池内设置组合式填料,在组合式填料的间隙中设置可提升式管式曝气器,通过沿推流式布置的廊道,在池内完成大部分COD的去除。接触氧化池设置两组并联,水力停留时间为36h。2.2.2.2二沉池二沉池采用竖流式沉淀池,污泥重力流排至生化污泥储泥池,生化污泥储泥池内的污泥通过渣浆泵回流至接触氧化池进水端,在回流管上设置支管和阀门,控制污泥的排放。二沉池设计表面负荷0.87m3/m2•h,设计污泥回流比100%。

2.2.3深度处理系统生化处理出水依然含有大量难降解有机物,为了降低后续膜处理的清洗周期,减少膜污染,设置臭氧氧化+曝气生物滤池组合工艺。为了进一步确保膜系统进水水质,在曝气生物滤池后增加砂滤和活性炭过滤。2.2.3.1二级絮凝沉淀池二级絮凝池投加PAC和PAM,单格反应时间为8min,PAC设计投加量50mg/L,PAM投加量1mg/L。采用斜板沉淀池,重力式排泥。沉淀池沉淀表面负荷1.9m3/m2•h。2.2.3.2臭氧氧化池设置臭氧氧化池1座,臭氧氧化池设计水力停留时间0.60h,臭氧投加量50mg/L。2.2.3.3曝气生物滤池(BAF)设置BAF池1座,空床设计水力负荷2.7m3/m2•h,空床水力停留时间130min。设计水洗强度6L/(m2•s),设计气洗强度12L/(m2•s)。设置反洗排水贮存池1座,提升至调节池。设置清水池1座,用于贮存BAF的产水兼多介质过滤器进水池。设计有效容积130m3,部分水池位于一级絮凝沉淀池的下部空间。2.2.3.4多介质过滤器设置2台,设计滤速10m/h,设计水洗强度14L/(m2•s),空气擦洗强度18L/(m2•s)。2.2.3.5活性炭过滤器设置2台,正常滤速10m/h,设计水洗强度7L/(m2•s)。2.2.3.6超滤(UF)设计回收率90%,设计膜通量小于40LMH。膜元件22支/套,单支面积60m2。2.2.3.7反渗透系统(RO)一级RO设计回收率≥70%,一级二段9︰5;二级RO设计回收率≥90%,一级二段3︰1;浓水RO设计回收率≥50%,一级二段4︰2。

2.2.4污泥处理系统污泥处理系统主要是对生化污泥和物化污泥进行脱水并干化[14]。(1)设置生化污泥池1座,用于污泥回流及剩余污泥排放。(2)设置物化污泥池1座,用于调节生化污泥和絮凝沉淀污泥。(3)设置污泥重力浓缩池1座。设计污泥固体负荷110kg/(m2•d)。(4)设置污泥脱水车间1座。选用厢式压滤机,过滤面积200m2,配套污泥加药设备、污泥调理池及滤液回收水池。(5)设置污泥干化车间1座。包括滑架污泥料仓、桨叶干燥机、干污泥料仓及燃气锅炉等,干化后的污泥含水率低于30%。

3运行效果

经过一年多的运行,项目反渗透出水电导率≤10μS/cm,达到拉丝车间工艺生产用水要求,反渗透浓水稳定达到排放标准。实际对外废水排水量约150m3/d,低于最大准许排放水量。主要进出水水质监测结果如表2所示。现场运行照片如图2所示。

4结论及建议

(1)实践表明,调节池—混凝沉淀—接触氧化—竖流式沉淀—混凝沉淀—臭氧氧化—曝气生物滤池—多介质过滤—活性炭过滤—超滤—反渗透的组合工艺,可以有效处理玻纤废水,工程调试运行后,出水各项指标达到设计要求。(2)经反渗透处理后的清水可以直接用于拉丝车间生产用水,如浸润剂配置、拉丝清洗等,满足生产工艺用水要求。整个工程通过预处理、生化处理及深度处理,实现了水资源的循环回用,具有良好的经济效益。同时有效降低了废水排放量,环境效益显著。(3)该工程正式投入使用后,工艺运行稳定,实际操作简便。本工艺为玻纤废水处理提供了一个有益的技术路线参考。

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作者:陈青松 单位:中冶赛迪工程技术股份有限公司水资源事业部

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