混凝－兩段生物接觸氧化工藝處理玻纖浸潤劑廢水

朱英來，陳金強，楊海林

（1.重慶國際復合材料有限公司，重慶 400082；2.重慶工商大學 環境與生物工程學院，重慶 400067；3.重慶大學 材料科學與工程學院，重慶 400030）

在玻璃纖維工業生產過程中產生的廢水，主要有拉絲過程中排放的含浸潤劑沖洗水廢水、制氈工序中含粘結劑的沖洗水、玻璃鋼生產排放少量的含樹脂廢水、以及微細玻璃纖維等懸浮物，而拉絲車間排放的含浸潤劑廢水約占玻纖廢水的80%～90%［1］。因此，浸潤劑廢水是玻纖工業廢水的主要污染源。浸潤劑主要成分是環氧乳液、聚氨脂乳酸、潤滑劑及抗靜電劑、各種偶聯劑等，除溶劑外大部分是熱穩定性高、難溶于水的高分子有機物質，其性質與所含浸潤劑種類有關。目前廣泛使用的玻璃纖維浸潤劑可分為淀粉型、增強型和石蠟型3種。通常情況下使用上述3種浸潤劑產生的生產廢水BOD5／COD范圍分別為0.25～0.50，0.10～0.22，0.045～0.080［2］。玻纖浸潤劑廢水 COD 濃度高，可生化性較差，如果采用單純的生物處理無法實現達標排放。目前，工程上多采用物理方法或化學方法與生物處理相結合的工藝進行玻纖廢水處理［3－6］。

重慶國際復合材料有限公司是我國三大玻璃纖維生產企業之一，公司大渡口廠區位于重慶市大渡口區建橋工業園，廠區南鄰長江，距長江僅500 m，廠區產生的生產廢水量比較大，排放污染物相對較多，生產廢水得到有效的治理對長江上游和三峽庫區水質保護都有著重要的作用。玻纖廢水成分復雜、污染物濃度高、可生化性差，如果用單一的生化處理工藝難以取得好的處理效果。公司F05、F06生產線建成后，生產廢水采用混凝—兩段生物接觸氧化的組合工藝進行處理，取得了良好的效果。

1 廢水來源及水質

重慶國際復合材料有限公司大渡口廠區F05、F06生產線采用池窯拉絲生產工藝，年產玻璃纖維粗紗分別為4萬t和6萬t。兩條生產線產生廢水產生量共1 414 m3／d，其中絕大部分是來自拉絲車間的含浸潤劑廢水。F05、F06生產線拉絲工藝使用增強型浸潤劑，是一種用化工原料如環氧樹脂、聚酯、聚氨酯、PVAc等配制的乳液。廢水中含有的污染物主要有：

（1）油脂類：油脂類物質在常溫下都是不溶于水的固體有機物，在乳化劑的作用下呈細小顆粒狀態，均勻地分布在水中。水中這些油類物質會被微生物氧化分解，消耗水中的溶解氧，使水質發臭。

（2）乳化劑：在增強型浸潤劑中，成模劑本身就是一種乳化劑，如聚醋酸乙烯乳液。這些乳化劑大多含有表面活性物質，有離子型的，也有非離子型的，使玻纖浸潤劑廢水呈乳化液狀態。

（3）水溶性有機物：包括各種偶聯劑、成膜劑，如可溶性環氧樹脂、水溶性聚醋樹脂、可溶性淀粉等。

除以上幾類主要污染物外，廢水中還含有少量的玻璃纖維與殘渣。

重慶國際復合材料有限公司大渡口廠區F05、F06生產線拉絲廢水處理工程設計處理能力為1 500 m3／d，廢水經處理后達到《污水綜合排放標準（GB 8978－1996）》一級標準后排入環境，工程設計進出水水質指標見表1。原水的BOD5／COD比值為0.21，屬較難生化范圍。

表1 設計進出水水質設計進出水水質

2 處理工藝

2.1 工藝流程

處理工藝流程見圖1。處理后的達標清水一部分回用至廠區做生產回用水、廠區綠化和消防用水。

2.2 主要工藝單元

2.2.1 一次混凝

圖1 工藝流程

玻璃纖維拉絲浸潤劑廢水中含有大量難降解有機物，需要在生化處理之前進行預處理。廢水經過沉沙和水質調節后，在第一反應池通過化學混凝去除一部分難降解有機物。第一反應池分為凝聚池和絮凝池，在凝聚池投加堿式氯化鋁（PAC），使廢水破乳，并投加NaOH調節p H值在6.8～7.4之間。廢水經破乳后，形成細小絮狀物，進入絮凝池投加高分子絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM）溶液，使廢水中的固體有機物形成大的絮凝體，之后進入一次沉淀池實現絮凝體的沉淀分離。

2.2.2 生物接觸氧化

經過一次化學混凝處理的廢水進入生化處理系統。生物處理工藝采用兩段式生物接觸氧化。先通過高容積負荷率的一段生物接觸氧化去除廢水中的大部分可降解有機物，將污染物濃度降低，經過1＃中沉池實現泥水分離后再進入容積負荷率較低的二段接觸氧化池，通過低負荷控制出水水質。一段接觸氧化池中通過引入廠區生活污水及投加微生物營養劑尿素和磷酸三鈉補充營養元素N、P，以保持廢水中微生物的營養平衡。兩段接觸氧化池之間存在明顯的有機物濃度差，可充分發揮同類微生物種群間的協同作用，克服不同微生物種群間的拮抗作用，在每個池內形成的微生物在生理功能方面適于流至該池污水的水質濃度條件，有利于提高處理效果，能夠取得穩定的處理水。

2.2.3 二次混凝

經過生化處理之后的廢水仍含有部分難降解有機物，在COD、濁度、色度方面不能實現達標排放，需要通過第二反應池進行化學混凝實現進一步的污染物去除。第二反應池與第一反應池采用相同的混凝工藝和藥劑。在二沉池實現絮凝體分離后的廢水進入斜管沉淀池去除殘留的懸浮物質，最終實現達標排放。

2.3 主要構筑物及工藝參數

（1）調節池：調節池容積540 m3，水力停留時間HRT＝7.7h。調節池內設置曝氣裝置，通過混合和曝氣，防止可沉降固體物質在池中沉降和出現厭氧情況。

（2）第一、第二反應池：池體容積16.875 m3，水力停留時間HRT＝0.3 h，為豎流式矩形半地下式結構，設有PAC和PAM藥劑投加系統各一套，藥劑投加量根據調節池水質的變化動態調節，池中設置攪拌機進行藥劑混合。

（3）一沉池、二沉池：均采用輻流式沉淀池，池底錐角坡度為7.04%，中心進水周邊出水。池體尺寸D×H＝13.0 m×4.5 m，有效水深3 m，表面負荷：q＝0.5 m3／（m2h），沉淀時間6 h，采用周邊傳動橋式刮泥機進行排泥。

（4）接觸氧化池：一段接觸氧化池有效容積1 470 m3，水力停留時間HRT＝24 h，設計容積負荷率為0.4 kgCOD／m3·d。采用半軟性填料，池體底部布置膜片式散氣盤，使池內溶解氧濃度保持在2 mg／L以上。二段接觸氧化池結構與一段接觸氧化池基本一致，但經過一段處理后，有機物濃度下降，二段接觸氧化池容積負荷率為0.27 kgCOD／m3·d。

（5）一段、二段中間沉淀池：采用平流沉淀池，尺寸L×B×H＝12.0 m×6.85 m×4.5 m，有效水深2.3 m，表面負荷q＝0.76 m3／（m2·h），行車式泵吸刮泥機排泥。

（6）斜管沉淀池：工程考慮到將來各條生產線將逐步采取節水措施導致生產廢水濃度提高變得更加難以處理，以及加大廢水回用量的要求，遠期規劃將大渡口廠區所有生產及生活廢水共用斜管沉淀池。斜管沉淀池按5 000 m3／d的處理能力設計。尺寸L×B×H＝11.0 m×22.0 m×5.5 m（兩格），表面水力負荷：1.0 m3／m2·h。

3 處理效果及運行費用

工程建成經調試穩定運行后，各單元的藥劑投加量及生活污水引入比例見表2、表3、表4。

表2 第一反應池藥劑投加量 mg／L

表3 第二反應池藥劑投加量 mg／L

表4 一段曝氣池藥劑投加量 mg／L

工程自2009年8月竣工投產后運行穩定，出水水質可以穩定達到《污水綜合排放標準（GB 8978－1996）》一級標準。根據2012年10月對工程處理效果連續1個月的逐日監測，工程各工藝單元處COD平均濃度見表5。

表5 各工藝單元COD質量濃度 mg／L

各主要工藝單元的COD去除率見表6。

表6 主要工藝單元COD去除率 %

總排水口處的監測表明，排水p H值在6.93～7.48之間，SS平均濃度為49 mg／L，均能滿足一級排放標準要求。

項目建設總投資672萬元。工程建成以100%負荷達產后，年直接運行成本包括電費35萬元、藥劑費28萬元、工資福利費9.60萬元、維修費7.4萬元。由此計算本工程玻纖浸潤劑廢水處理的直接費用為1.46元／t。

4 結論

重慶國際復合材料有限公司玻纖浸潤劑廢水處理工程實踐表明，采用混凝—兩段生物接觸氧化工藝處理玻璃纖維拉絲廢水效果良好。一級化學混凝前處理能夠有效去除廢水中的難降解懸浮顆粒物，提高廢水的可生化性。兩段生物接觸氧化工藝通過不同的有機物負荷組合，可以取得較好的生化處理效果。生化處理的出水經二級混凝去除殘留的難生物降解有機物后可以實現達標排放。混凝—兩段生物接觸氧化工藝能夠解決玻纖浸潤劑廢水的污染問題，處理出水水質穩定達到《污水綜合排放標準（GB8978－1996）》中的一級標準，廢水處理成本1.46元／t，工藝具有推廣應用價值。

［1］宋 倩，但德忠.玻纖廢水污染控制技術及其進展［J］.四川環境，2009（3）：66－70.

［2］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［J］.中國給水排水，2009，18：55－57.

［3］陳國偉.微生物處理技術在池窯拉絲玻纖廢水治理中的應用［J］.玻璃纖維，1993（4）：17－20.

［4］溫軍杰，胡勤海，王夢卿.玻璃纖維生產廢水處理實驗研究［J］.環境科學與技術，2004（6）：30－32.

［5］崔勝霞，王家彩，宋明川，等.壓濾－水解酸化－接觸氧化－過濾工藝處理玻璃纖維廢水［J］.環境科技，2011（5）：34－36.

［6］楊皓潔，呂坤山，郭 勇，等.膜生物反應器對玻璃纖維生產廢水的深度處理［J］.環境工程，2009，S1：47－50.