玻璃纖維廢水處理工程設(shè)計案例

張懷玉

（江蘇龍環(huán)環(huán)境科技有限公司，江蘇常州213022）

玻纖廢水作為玻璃纖維行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)有機廢水，主要含有油脂類、乳化劑、水溶性有機物、有毒物質(zhì)甲醛以及少量的玻璃纖維與殘渣[1]。項目廢水來源于常州某企業(yè)生產(chǎn)玻璃纖維薄氈過程中的氈成型工段網(wǎng)帶脫水、地面及設(shè)備清洗水等混合廢水，主要含有玻璃纖維、羥乙基纖維素、聚硅酮、陽離子型季銨鹽、丙烯酸樹脂、脲醛樹脂、聚乙酸乙烯酯、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等物質(zhì)，廢水COD濃度高，可生化性差，毒性強，處理難度高。

針對該水質(zhì)，設(shè)計如下處理工藝：調(diào)節(jié)均衡—混凝沉淀—芬頓反應(yīng)—水解酸化—缺氧—生物氧化—超濾膜—反滲透。考慮玻纖廢水處理后出水對城市生活污水處理廠生活污泥的影響[2]，同時兼顧廠內(nèi)用水需求，系統(tǒng)出水廠內(nèi)回用。處理流程中中混凝沉淀、芬頓及生化系統(tǒng)的污泥經(jīng)板框壓濾脫水，固體作為危廢外運，液體回流至調(diào)節(jié)池。反滲透濃液經(jīng)單效蒸發(fā)減量濃縮成鹽，清液回流至調(diào)節(jié)池，固廢與脫水污泥一起作危廢外運經(jīng)有資質(zhì)第三方處置。本項目廢水實際產(chǎn)生量在10 t/d，考慮后續(xù)產(chǎn)生規(guī)模擴大，污水站處理設(shè)計規(guī)模為2 m3/h，全天24 h運行。本文針對進水水質(zhì)設(shè)計處理流程及相應(yīng)的建構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)，根據(jù)實際工程調(diào)試運行效果及產(chǎn)生問題，確定工程實際運行參數(shù)，作為同類廢水處理及運行參考資料。

1 工程概況

1.1 廢水進出水水質(zhì)

項目進水水質(zhì)經(jīng)取樣實測，出水依據(jù)《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923-2005）洗滌用水、工藝與產(chǎn)品用水標準，具體數(shù)值如表1。

1.2 處理工藝介紹

針對廢水中高濃度的有機物及對生化細菌有不利影響的污染物，采用物化預(yù)處理工藝+生化處理+膜深度處理的流程[3]。圖1為項目廢水處理流程圖。生產(chǎn)廢水預(yù)處理采用混凝沉淀和芬頓氧化處理技術(shù)。混凝反應(yīng)不僅能去除廢水中膠體顆粒和吸附在膠體表面的表面活性劑，還能與溶解在水相中的表面活性劑形成難溶性的沉淀[4]，混凝后的出水經(jīng)pH調(diào)節(jié)后進入芬頓氧化系統(tǒng)，去除進水中的大分子有機物，提高生化進水的C/N比。預(yù)處理系統(tǒng)產(chǎn)生的泥水混合物進入污泥池。污泥池廢水經(jīng)板框脫水，脫水清液進入低位池。生化系統(tǒng)采用的是水解酸化+兼氧+好氧系統(tǒng)，去除廢水小分子有機物。膜深度處理系統(tǒng)采用超濾+反滲透系統(tǒng)。膜處理系統(tǒng)對玻纖廢水有良好的效果，并應(yīng)用于低濃度有機污染玻纖廢水處理的工程案例[5]。超濾采用浸入式纖維膜池，取代二沉池，同時降低出水懸浮物濃度，保障反滲透進水水質(zhì)。反滲透去除廢水中的有機物，同時保障出水氨氮和總氮達標。項目的反滲透過程中產(chǎn)生濃液，濃液經(jīng)濃液池進入蒸發(fā)系統(tǒng)，產(chǎn)生的鹽分與污泥作為危廢處置。清液回流至低位池，再次進入生化系統(tǒng)處置。

2 主體設(shè)計參數(shù)

2.1 預(yù)處理系統(tǒng)

2.1.1 混凝沉淀系統(tǒng)

本系統(tǒng)包括pH調(diào)節(jié)、混凝、絮凝和沉淀系統(tǒng)。項目設(shè)計水量為2 m3/h，設(shè)計1個pH調(diào)節(jié)池、1個混凝池、1個絮凝池和1個斜管沉淀池。pH調(diào)節(jié)池、混凝池和絮凝池設(shè)計停留時間為30 min，池子設(shè)計尺寸均為0.5 m×0.5 m×4 m。沉淀池設(shè)計表面負荷為0.53 m3/m2·h。沉淀池設(shè)計尺寸為2.5 m×1.5 m×4 m。系統(tǒng)池子采用鋼結(jié)構(gòu)合建，內(nèi)壁采用“三油兩布”防腐，布采用玻璃纖維。混凝沉淀池設(shè)計尺寸為3 m×1.5 m×4 m。配套設(shè)備包括3套加藥系統(tǒng)及3臺攪拌器。每套加藥系統(tǒng)為500 L桶，25 L/h加藥計量泵，攪拌器功率0.75 kW。配套儀表：進水流量計、混凝池絮凝劑液位計、pH在線儀。

2.1.2 芬頓氧化系統(tǒng)

沉淀池上清液由重力進入芬頓反應(yīng)池，池容10 m3，尺寸○2.2 m×3.0 m，PE結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)反應(yīng)pH值控制在4左右。芬頓池采用間歇運行，反應(yīng)完成后，通過堿調(diào)節(jié)pH，上清液進入地下收集池，下部泥水混合物經(jīng)過板框壓濾系統(tǒng)，板框脫水清液進入地下收集池，地下收集池水經(jīng)泵提升至生化處理系統(tǒng)。芬頓系統(tǒng)配套加藥系統(tǒng)5套，分別為酸、雙氧水、堿、PAC和PAM。硫酸亞鐵則是直接采用粉劑人工投加的方式。

2.2 生化處理系統(tǒng)

污水站設(shè)計生化系統(tǒng)包括水解酸化池、兼氧池和好氧池，水解酸化池設(shè)計COD負荷為3 kg COD/m3×h。設(shè)計生化進水COD濃度為3 000 mg/L，水解酸化池設(shè)計有效容積為20 m3，池體尺寸3.0 m×2.0 m×4.0 m。水解酸化池采用攪拌保證污泥完全混合。

缺氧池設(shè)計水力停留時間（HRT）為10 h，有效容積為20 m3，池體尺寸為3.0 m×2.0 m×4.0 m。缺氧池設(shè)置了碳源投加口，以提高反硝化脫氮效果。缺氧池采用潛水攪拌，達到污泥混合的效果。

好氧池設(shè)計水力停留時間（HRT）為20 h[6]，有效容積為40 m3，數(shù)量為2座，單座池體尺寸為3.0 m×2.0 m×4.0 m。在好氧池設(shè)置了堿投加口，避免硝化產(chǎn)酸抑制氨氮的降解。好氧池采用膜盤曝氣。

整個生化系統(tǒng)配套羅茨鼓風機，設(shè)計風量為2.97 m3/h。生化反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置填料，提供氧漸變環(huán)境，達到同步硝化反硝化、厭氧氨氧菌的效果。進一步提高生化系統(tǒng)對污水中有機質(zhì)、氨氮和總磷的去除效果。

2.3 膜深度處理系統(tǒng)

膜深度處理系統(tǒng)包括超濾膜池和反滲透膜處理系統(tǒng)。進水COD負荷應(yīng)控制在0.35～0.4 kg/(m3·d)[7]。超濾系統(tǒng)包括進水泵、膜、污泥回流泵、清洗系統(tǒng)、保安過濾器、清液桶。超濾膜采用中空纖維膜，過濾面積為72 m2。超濾出水進入中間水池，中間水池容積為10 m3，PE結(jié)構(gòu)。反滲透系統(tǒng)包括進水泵、高壓泵、清洗系統(tǒng)、膜、保安過濾器、清洗過濾器、清洗水箱及2套加藥系統(tǒng)。反滲透膜為9支4英寸的卷式膜。反滲透濃水進入濃水池，濃水池容積為3 m3，PE結(jié)構(gòu)。

2.4 污泥處理系統(tǒng)

生化系統(tǒng)及部分預(yù)處理污泥進入污泥濃縮池，本項目污泥濃縮池容積8 m3，地上式鋼制結(jié)構(gòu)，尺寸○2.0 m×3.0 m，設(shè)攪拌。上清液重力自流至地下水池，污泥經(jīng)氣動隔膜泵進入過濾面積為50 m2的板框壓濾設(shè)備。

2.5 蒸發(fā)處理系統(tǒng)

針對反滲透濃水采用蒸發(fā)進行減量處理。項目采用電加熱單效蒸發(fā)器，蒸發(fā)量為200 kg/h。蒸發(fā)系統(tǒng)包括蒸發(fā)主罐、16 m2板式冷凝器、冷卻器、進水泵、冷水泵和凝水泵。蒸發(fā)主罐內(nèi)筒材質(zhì)為316 L。

3 調(diào)試運行及效果

調(diào)試初期在生化系統(tǒng)平均投加40 t含水率為96%的工業(yè)污泥，同時為保證系統(tǒng)碳源充足，投加了面粉作為碳源。生化系統(tǒng)調(diào)試穩(wěn)定后，對預(yù)處理系統(tǒng)進行調(diào)試，確定投加藥量后，第1天進水量2 t。穩(wěn)定運行5天后，提升至4 t。后進水穩(wěn)定在10 t，出水水質(zhì)達到設(shè)計要求。圖2為污水站運行期間反應(yīng)器廢水的COD濃度。

運行過程中，芬頓氧化處理效果好，但系統(tǒng)總含鹽量偏高，影響后續(xù)反滲透膜產(chǎn)水及生化污泥的生長，需根據(jù)實際情況減少芬頓試劑的用量。運行過程中發(fā)生膜堵的情況，前端有微量的玻纖進入系統(tǒng)，通膜后提高膜前端過濾系統(tǒng)精度，該問題解決。同時系統(tǒng)設(shè)計蒸發(fā)器偏小，無法滿足濃液的處理要求，后續(xù)增設(shè)一套100 kg/h的蒸發(fā)設(shè)備。

4 運行成本分析

項目除了蒸發(fā)設(shè)備，其他設(shè)備裝機總功率為35 kW，2臺蒸發(fā)器裝機功率為96 kW。實際運行每天處理水量為24 t。系統(tǒng)運行每天噸水電耗為131 kW·h。工業(yè)用電費用為0.7元/kW·h，系統(tǒng)處理噸水用電費用為91.7元。

污水處理系統(tǒng)混凝沉淀部分，PAC的投加量為3‰，PAM的投加量為0.1‰，芬頓氧化部分30%雙氧水的投加量為2%，硫酸亞鐵投加量為0.1%，污泥沉淀部分PAC的投加量為3‰，PAM的投加量為0.1‰。PAC費用為1 500元/t，PAM費用為15 000元/t，硫酸亞鐵費用為1 800元/t，雙氧水費用為2 200元/t。系統(tǒng)處理噸水藥劑費用為44.2元。

考慮人工管理成本、設(shè)備維修等費用，污水站實際運行噸水的處理費用為147.9元。

5 結(jié)論及建議

（1）本系統(tǒng)流程處理高濃度COD玻纖廢水有良好的效果。出水COD低于60 mg/L，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

（2）運行過程中需考慮生化系統(tǒng)鹽分濃度，在滿足出水達到要求的情況下，減少芬頓藥劑的使用量，減少運行成本。

（3）系統(tǒng)運行成本主要在芬頓藥劑及反滲透濃液的蒸發(fā)這兩部分。