玻璃纤维生产废水处理工艺改造

某玻璃纤维生产企业专门生产玻璃纤维和玻璃钢制品等材料，其生产废水主要来源于玻璃纤维拉丝工序中的设备和场地冲洗废水,主要污染物为浸润剂,该物质含有环氧树脂、石蜡、硅烷偶联剂、润滑剂和表面活性剂等，其中润滑剂由机械油和凡士林构成,这些物质成分复杂,形成难降解高浓度有机废水。企业运行多年来,产品不断更新,生产工艺逐步调整,水质差异较大,建厂时建造的废水处理站已无法满足现阶段水质处理要求，因此需要进行改造，以实现达标排放。经测算,该企业各工艺过程产生的废水总量为50 m?/d.该企业的生产废水纳管后经城市排水系统汇入当地城市生活污水处理厂,因此其出水水质需遵照污水厂规定的纳管标准执行,具体进、出水水质如表1 所示。

 

一 原废水处理工艺流程

该企业原废水处理工艺流程见图1,其核心环节为水解酸化和接触氧化。企业生产工艺调整后，原水水质发生变化，水中油脂类物质无法通过加药沉淀去除，且原水各类指标浓度大幅提升，尤其是COD 超过现有工艺运行负荷，导致出水水质经赏难以满足纳管要求,故呕需改造。

 

二、改造方案的确定

1.工艺流程

经分析该企业废水水质可知,其B/C值为0.23.可生化性较差，属高浓度难降解有机废水,无法通过单独的生化处理实现达标排放。若将生活污水引入处理构筑物,则可有效提升废水的可生化性。然而,由于建厂时的平面布置存在一定的不合理性,将废水处理装置设在了厂区的最高点，其生活污水经另一根出水总管纳入城市排水系统，只能重新改管并加泵提升方可进入构筑物。考虑到预算问题，此次改造未将生活污水纳入考量,而选择采用混凝沉淀、气浮、水解酸化、接触氧化、过滤工艺。此外，为实现废水综合利用,降低运行成本,处理出水除纳管外,部分回用至厂内景观水池,具体工艺流程如图 2所示。

 

2.主要构筑物及设计参数

①调节池

由现有集水池改造而成，通过调节水量和均衡水质,保证后续处理装置运行稳定。地下式砖混加圈梁结构,有效容积为36m?,HRT=17h。设2台提升泵,一用一备。

②混凝反应池

利用原有的调节池改建,调节池中的废水经泵定量提升至此，投加氢氧化钠调节pH值后加人PAC、PAM和硫酸亚铁,去除有机固体悬浮物，将COD降至2500mg/L左右,减少废水对后续生化处理系统的冲击负荷。地上式钢结构，尺寸为2.0 mx1.0 mx1.0 m,设4台加药泵

③初沉池

初沉池利用现有装置和设备,接纳混凝反应装置自流的废水,经沉淀后的上清液自流进入中间水池，污泥由泵抽至污泥浓缩池。半地上式砖混加圈梁结构,尺寸为3.0mx3.0mx4.0m,HRT=8h。

④中间水池

由现有的调节池改造而成，其作用与调节池相似,用于容纳初沉池的上清液,保证水量。半地上式砖混加圈梁结构,尺寸为4.0 mx3.0 mx4.0 m,HRT=12 h,设 2 台提升泵,1套曝气装置。

⑤气浮装置

新建装置,企业对废水处理构筑物的改造仅限于原始场地,未另行划定区域,在原构筑物中增加新的装置只能充分利用上部空间，因此气浮装置建于原装置之上,位于整个处理系统的最高处，中间水池的废水经泵提升进入这里,利用溶气罐和配套装置产生的超微气泡，去除废水中混凝和生化系统都难以处理的油脂类物质,将COD降至1500 mg/L左右。地上式钢结构,尺寸为4.0 mx2.0 mx2.25 m,设溶气泵1台,刮泥机1台。

⑥水解酸化池

新建一道隔墙,将原有池体分为两格,采用U形布置,增加停留时间,不设鼓风设备,营造缺氧环境利用兼氧菌和厌氧菌在15h的水力停留时间内将大分子难降解有机物分解为小分子物质,便于后续接触氧化池中的好氧菌降解,同时利用缺氧环境中的反硝化菌去除接触氧化池回流污泥中的硝态氮.实现脱氮效果。共2座,半地上式砖混加圈梁结构.尺寸分别为3.0mx3.0mx4.0m和6.0 mx1.5 mx4.0m,总有效容积为63m?,HRT=15h,配2套曝气系统。

⑦接触氧化池

利用现有池体，采用微孔曝气装置对废水进行充氧,池内安装有弹性填料,有助于形成耐冲击负荷的生物膜,随着处理装置的运行,优势微生物被驯化聚集,有机物被高效去除，硝化作用有效实现,氨氮浓度降低,出水COD约为350mg/L。半地上式砖混加圈梁结构,有效容积为84m³,HRT=20h,设罗茨鼓风机2台,1用1备。

⑧二沉池

现有池体,对接触氧化池的来水进行固液分离上清液进入清水池，污泥进入污泥浓缩池。半地上式砖混加圈梁结构,尺寸为 3.5 mx3.5 mx4.0 m,HRT=5 h,设污泥泵 2台,1用1备。

⑨清水池

由原有清水池改造而成,形成两格互不连通的池体,分为 1#和 2#清水池,1#清水池类似中间水池，承接二沉池的上清液后,经泵提升至含有石英砂和活性炭的过滤器,再自流进入2#清水池出水。在过滤、吸附作用下,出水COD<260 mg/L,满足纳管要求。石英砂和活性炭定期由泵进行反冲洗，反冲洗水回流至中间水池。清水池两格,半地上式砖混加圈梁结构，总有效容积为 18 m’,设提升泵 1台。

⑩污泥浓缩池

现有池体及设备,配备压滤机和螺杆泵各1台浓缩池上清液回调节池重新处理,浓缩污泥经压泥机脱水后,泥饼外运妥善处理。污泥浓缩池为半地上式砖混加圈梁结构,尺寸为 3.5 mx2.5 mx4.0 m,设螺杆泵 1 台。

三、运行效果

该工程于2015年12月改造完毕并投人使用,运行一年以来,效果稳定,出水达标排放。具体水质见表₂。实际废水水质波动较大,COD时常超过设计浓度(7000mg/L),对处理系统形成一定程度的冲击,然而预处理+物化+生化系统表现良好,COD、BOD、氨氮、SS 和石油类的去除率分别达到96.7%、99.3%、52.3%、99.3%和 90.8%,出水水质均低于纳管标准。

 

然而值得注意的是,虽然目前出水COD低于纳管标准的260 mg/L,一旦进水水质波动过大,若物化过程未能及时增加药剂的投加量,那么后续处理将面临非常高的冲击负荷,最终导致出水水质超标.此外，随着国家对水环境调控政策的收紧，纳管标准也逐渐提高,企业除加大对水务管理人员技术能力的培训之外，还需实施清洁生产,从源头减少污染物的产生量。

四、主要技术经济分析

该改造工程总投资为60万元,其中土建费用为16.09 万元,设备费为 27.91 万元,间接费用为16万元。改造后运行费用约为 8.2元/m³,其中电费为1.77元/m³,药剂费为3.1元/m?,人工费为 3.33元/m³.投入运行后,该项目预计可减排COD为88.8t/a、BOD,为27.01t/a、SS为14.60t/a。本项目虽处理达标,但对比其他玻璃纤维废水处理工艺<1元/m³的成本,本装置运行成本偏高,其运行费用达到15万元/a。由于广区平面布置和装置占地面积的问题，处理装置呈现集中堆香式的建造方式,在许多节点上必须设置提升泵,使得耗能偏高,同时高达 7 000 mg/L 的进水 COD 使得物化过程的 PAM、PAC 和硫酸亚铁的投加量也一直较高,导致药剂成本居高不下。今后若要进一步降低运行成本,实行再次改造,可从优化药剂种类与投加比例选择和设备减能等方面着手。目前已有研究表明聚合“硫酸铝铁+次氯酸钠+CPAM”可获得优越的预处理效能,此外,利用企业生产的玻纤布负载纳米二氧化钦形成光催化装,也是较有前景的降本减费途径之一。

五、结论

①在有限占地内充分利用原有构筑物及上部空间,完成高浓度有机玻纤废水的混凝沉淀、气浮、水解酸化、接触氧化、过滤工艺改造,出水各项指标均达到当地城市污水处理厂纳管标准。

②出水COD刚刚达标,存在超标可能，随着环境政策调整，企业务必加强自身管理和提升清洁生产水平,从源头把控污染物产生量。

③部分处理后的出水进入厂内景观水池，不仅可改善企业环境,同时降低了运行成本。

④该项目总投资为60万元,运行成本约为8.2元/m?,在进水COD 浓度高和构筑物平面布置不合理的状况下,后期可从药剂种类、药剂投加比例和设备减能三方面着手降低成本。