混凝沉降法處理玻纖廢水的優(yōu)化分析

李光輝，王桂玉，陳巧麗

(1. 常州友邦凈水材料有限公司，江蘇常州 213164;2. 常州常路美新型建材有限公司，江蘇常州 213164)

進(jìn)入21 世紀(jì)，我國(guó)玻璃纖維工業(yè)的發(fā)展勢(shì)頭銳不可當(dāng)，現(xiàn)已成為世界第二生產(chǎn)大國(guó)［1］。玻璃纖維工業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，環(huán)境污染問(wèn)題也變得日益嚴(yán)重。玻纖廢水主要來(lái)源于其生產(chǎn)過(guò)程，在玻璃纖維生產(chǎn)過(guò)程中，為使其柔軟而富有彈性，在冷卻前需向其噴灑由不飽和聚酯樹(shù)脂、石油醚、機(jī)械潤(rùn)滑油等化工原料配成的浸潤(rùn)劑，并隨冷卻水一同排放，從而產(chǎn)生乳白色的玻璃纖維生產(chǎn)廢水［2］，簡(jiǎn)稱為玻纖廢水。玻纖廢水是一種有機(jī)廢水，其性質(zhì)與所含浸潤(rùn)劑種類有關(guān)。用于玻璃纖維生產(chǎn)的浸潤(rùn)劑主要成分是環(huán)氧乳液、聚氨酯乳酸、潤(rùn)滑劑、抗靜電劑及各種偶聯(lián)劑等，除溶劑外大部分是熱穩(wěn)定性高、難溶于水的高分子有機(jī)物質(zhì)［3］。處理此類污水首先采用有效的方法去除懸浮物質(zhì)，但由于有機(jī)高分子顆粒物比重輕、顆粒細(xì)、沉淀慢，采用沉淀法不僅沉淀池負(fù)荷能力小，而且所需的加藥量大［4］。而一般的混凝沉淀或混凝氣浮對(duì)它的處理效果不理想。因此，本文從技術(shù)角度考察了該類廢水在組合工藝條件下的污染物去除效果。

目前，玻纖廢水采用的預(yù)處理方法主要采用鋁鹽或鐵鹽混凝沉降，其不足之處在于COD、濁度去除率偏低，出水水質(zhì)泛白，可生化性較差;對(duì)于后續(xù)生物處理難度較大，尤其是出水濁度難以達(dá)到回用要求。本文主要探討解決玻纖廢水混凝沉降預(yù)處理后出水色度泛白、可生化性差、絮凝沉降慢等問(wèn)題。

1 系統(tǒng)概況

某玻璃纖維生產(chǎn)廠玻纖廢水處理站設(shè)計(jì)廢水處理量為750 m3/d，處理對(duì)象為含浸潤(rùn)劑和懸浮物的有機(jī)廢水;現(xiàn)用的物化段預(yù)處理工藝為液堿調(diào)整pH，再用聚合氯化鋁鐵(PAFC)+陽(yáng)離子型高分子(CPAM)絮凝處理，出水經(jīng)初沉池進(jìn)入接觸氧化池，深度處理后回用于車間用作冷卻循環(huán)水和洗滌水。具體工藝流程如圖1 所示。

調(diào)節(jié)池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁涂環(huán)氧樹(shù)脂防腐、尺寸為8.0 m×5.5 m×6.0 m，采用機(jī)械攪拌，加藥方式為計(jì)量泵自動(dòng)加藥，在線pH 計(jì)監(jiān)測(cè)pH 變化;混凝沉降池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)三臺(tái)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，水力停留時(shí)間為2 h，加藥方式為計(jì)量泵自動(dòng)加藥;初沉池、二沉池均為斜管沉淀池，碳鋼材質(zhì)，處理能力為30 m3/h，內(nèi)敷設(shè)PP 材質(zhì)六角蜂窩斜管;接觸氧化池4 座，采用鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為10.0 m ×5 m ×6.0 m，內(nèi)填孔徑為25 mm 聚氯乙烯蜂窩填料;內(nèi)配射流循環(huán)泵，四套射流曝氣器共用。設(shè)計(jì)去除COD 容積負(fù)荷為2.0 kg/m3·d，MLSS 控制在2 500 ～4 000 mg/L。砂濾、碳濾設(shè)備均購(gòu)于杭州鑫凱水處理設(shè)備有限公司，碳鋼結(jié)構(gòu)，石英砂、活性炭一年更換一次。

2 系統(tǒng)存在問(wèn)題

2.1 污水量超出設(shè)計(jì)范圍

該廠生產(chǎn)線由原來(lái)的3 條生產(chǎn)線增加到5 條生產(chǎn)線，污水產(chǎn)生量由原來(lái)的700 t/d 增加到現(xiàn)在的1 200 t/d，超出設(shè)計(jì)負(fù)荷60%，污水系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行。

2.2 出水水質(zhì)泛白、COD 偏高

廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池用液堿調(diào)整pH 至9.5，在混凝沉降池投加5 mL/L PAFC 絮凝沉降后，加入15 mL/L 1‰聚丙烯酰胺溶液助凝后，經(jīng)初沉池出水水質(zhì)泛白，經(jīng)生化系統(tǒng)處理后，出水COD 偏高且水質(zhì)色度較差、難以回用。

2.3 初沉池絮體上浮、大量漂泥流入生化系統(tǒng)

由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水流量為30 m3/h，初沉池水力停留1.5 h，實(shí)際進(jìn)水流量50 m3/h，水力停留時(shí)間1 h，導(dǎo)致預(yù)處理段水力停留時(shí)間較短，混凝沉淀不充分，初沉池水力停留時(shí)間短，進(jìn)水流量較大，導(dǎo)致大量絮體上浮、漂泥。

2.4 生化系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行、出水COD 偏高

預(yù)處理工段不理想導(dǎo)致生化系統(tǒng)受到牽連，系統(tǒng)負(fù)荷超出設(shè)計(jì)范圍，水質(zhì)變差，無(wú)法保證廢水后續(xù)處理后達(dá)標(biāo)回用。

3 試驗(yàn)研究

導(dǎo)致上述問(wèn)題的主要原因是該廠水量增大，嚴(yán)重超出系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷?；谙到y(tǒng)工藝條件限制，將重點(diǎn)放在提高混凝沉降階段處理能力，通過(guò)對(duì)該廠廢水取樣化驗(yàn)，水質(zhì)情況如表1 所示。

表1 某玻纖企業(yè)生產(chǎn)廢水水質(zhì)Tab.1 Quality from Fiber Glass Wastewater

由表1 可知該廢水BOD5/CODCr= 0.13，當(dāng)BOD5/CODCr＜0.25 時(shí)，廢水的生化性較差，不宜采用生化法處理，因此需要在混凝沉降段盡量提高生化系統(tǒng)的可生化性?；诓＠w廢水的特殊性以及已有的玻纖廢水研究［2，3］，試驗(yàn)中破乳選用石灰、次氯酸鈉溶液、芬頓處理試劑;絮凝劑選用鋁鐵復(fù)配系列，即聚合氯化鋁鐵(PAFC)和聚合硫酸鋁鐵(PAFS)組合進(jìn)行混凝沉降試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

表2 不同藥劑組合對(duì)玻纖廢水的影響Tab.2 Effect of Different Flocculants on Fiber Glass Wastewater Sedimentation

續(xù) 表

由表2 可知在相同藥劑投加量下，用芬頓處理破乳效果最好、次氯酸鈉效果次之，石灰效果最差。芬頓處理主要通過(guò)過(guò)氧化氫與硫酸亞鐵反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基(HO·)強(qiáng)氧化破乳，并破壞有機(jī)物質(zhì)官能團(tuán)，提高生化效果，但運(yùn)行成本較高，處理成本約2.5 元/t，不建議使用。次氯酸鈉氧化破乳效果較好，主要與次氯酸鈉的氧化環(huán)境有關(guān)。聚合硫酸鋁鐵的凈水效果針對(duì)該玻纖廢水要優(yōu)于聚合氯化鋁鐵，差異主要是由于兩者鋁鐵比不同引起。

由表2 可知采用次氯酸鈉與PAFS 工藝組合處理玻纖廢水，藥劑投加循序?qū)λ|(zhì)處理能力影響較大，可能與次氯酸鈉氧化性能有關(guān)，在酸性條件下，次氯酸鈉的氧化能力最強(qiáng)，因此選用PAFS+次氯酸鈉工藝組合，效果會(huì)更佳。由表2 也可以證明，此時(shí)次氯酸鈉溶液在其中起到的是氧化破乳和調(diào)pH 的作用，為使破乳與pH 達(dá)到最佳的平衡點(diǎn)，建議用液堿與次氯酸鈉按一定比例混合制備次氯酸鈉溶液。

4 改進(jìn)的方法與措施

通過(guò)小試及現(xiàn)場(chǎng)中試后調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)工藝:調(diào)節(jié)池pH 調(diào)整至中性，在混凝沉降池先加入PAFS，再加液堿與次氯酸鈉復(fù)配液，最后加入高分子助凝，出水經(jīng)初沉池后進(jìn)生化系統(tǒng)。

4.1 改進(jìn)絮凝劑的類型，增強(qiáng)絮凝沉降效果

先前使用PAFC 絮凝劑沉降效果不能滿足現(xiàn)有條件，導(dǎo)致絮體上浮，有漂泥。現(xiàn)改用聚合硫酸鋁鐵絮凝劑，原因如下:增加鐵含量，加速絮凝沉降速度;利用鋁鐵混合協(xié)同增效原理，使廢水中的微小有機(jī)懸浮物通過(guò)電性中和、吸附架橋等凝聚作用協(xié)同形成較大的絮體沉降而與水分離。使水體pH 呈酸性，為后續(xù)次氯酸鈉溶液的發(fā)揮提供微酸環(huán)境。

4.2 更改藥劑的投加順序，節(jié)約成本

先前工藝采用加液堿調(diào)整pH，再投加PAFC，最后加入PAM 助凝;現(xiàn)改為先在調(diào)節(jié)池加入聚合硫酸鋁鐵充分混合，后加入復(fù)配的次氯酸鈉溶液，待充分混凝沉降后，再加入助凝劑PAM，出水清澈透明、COD 較低且生化性有很大提高。

4.3 強(qiáng)化預(yù)處理段的破乳效果

玻纖廢水含有大量浸潤(rùn)劑，導(dǎo)致水質(zhì)呈現(xiàn)乳白色，之前采用強(qiáng)堿破乳，絮凝沉降在水量有限的條件下，勉強(qiáng)能保證出水達(dá)到生化處理要求?，F(xiàn)改用液堿與次氯酸鈉溶液復(fù)配，選擇次氯酸鈉溶液的原因:在微酸環(huán)境下，次氯酸鈉有強(qiáng)氧化作用，可以實(shí)現(xiàn)氧化破乳并氧化有機(jī)物，提高水體可生化性;次氯酸鈉溶液中的OH-離子，可以改變兩相界面的性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)雙重破乳的目的;可以調(diào)整水體pH，使絮凝劑達(dá)到最佳沉降范圍，大大減輕生化系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。

4.4 穩(wěn)抓廢水源頭，提高預(yù)處理單元效率

提倡節(jié)約用水并加大宣傳力度，嚴(yán)防跑冒滴漏、優(yōu)化工藝條件;對(duì)現(xiàn)有的預(yù)處理工序重新選取藥劑，增強(qiáng)預(yù)處理單元處理能力，減輕后續(xù)處理負(fù)荷;加強(qiáng)污水處理人員的操作技能，實(shí)現(xiàn)措施、管理、運(yùn)行協(xié)同增效。

5 改進(jìn)后的運(yùn)行效果

通過(guò)上述改進(jìn)，該系統(tǒng)在超負(fù)荷運(yùn)行下既達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行，又節(jié)省了藥劑投入，比前期藥劑使用費(fèi)用每噸節(jié)省0.225 元。數(shù)據(jù)比較如表3 所示。

表3 改進(jìn)前后玻纖廢水系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)Tab.3 Operation Data of System before and after Improvement

6 結(jié)論與建議

(1)對(duì)原有的污水處理系統(tǒng)預(yù)處理單元進(jìn)行針對(duì)性藥劑篩選，最終通過(guò)小試及現(xiàn)場(chǎng)中試確認(rèn)，采用“聚合硫酸鋁鐵+ 次氯酸鈉溶液+ 陽(yáng)離子型高分子”組合處理，出水水質(zhì)清澈且BOD5/ CODCr顯著提高，大大減輕后續(xù)生化負(fù)擔(dān)，現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

(2)從經(jīng)濟(jì)角度考慮，使用液堿與次氯酸鈉復(fù)配還有一定的替代空間，如使用廢堿或偏鋁酸鹽替代液堿，可以減少后續(xù)聚合硫酸鋁鐵的使用量;加強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)，使生化系統(tǒng)穩(wěn)定在較高的處理水平，也是以后需要更改和嘗試的方向。

［1］宋倩，但德忠.玻纖廢水污染控制技術(shù)及其進(jìn)展［J］.四川環(huán)境，2009，28(3):66-70.

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［4］王曉東，鄭顯鵬，邱立平.混凝/水解酸化/BAF 工藝處理玻璃纖維廢水［C］.曝氣生物濾池專題研討會(huì)論文集，2008.