玄武巖纖維加工廢水處理工藝研究

徐銘澤 王曉超 王藝茗

摘要：分析了玄武巖纖維加工廢水的水質(zhì)特征，針對SS、COD及BOD5較高的水質(zhì)特征，采用混凝/ABR工藝進(jìn)行廢水處理。實(shí)踐結(jié)果表明：該工藝對玄武巖纖維加工廢水處理效果良好，設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行后，出水能夠達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級B限值。

關(guān)鍵詞：玄武巖纖維；加工廢水；混凝；ABR

引言

玄武巖纖維，是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在1450℃～1500℃熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維，強(qiáng)度與高強(qiáng)度S玻璃纖維相當(dāng)。玄武巖纖維是一種新型無機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料，玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護(hù)領(lǐng)域等多個方面得到了廣泛的應(yīng)用。

玄武巖纖維的加工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量高濃度有機(jī)廢水，COD往往接近8000mg/L，若不經(jīng)妥善處理將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，尤其是大規(guī)模的玄武巖纖維生產(chǎn)加工企業(yè)更是如此。因此，根據(jù)環(huán)境評價(jià)的要求，新建玄武巖纖維加工廠必須修建廢水處理站，將廢水處理達(dá)標(biāo)后方可排水城市污水管道。吉林省某玄武巖纖維加工廠的生產(chǎn)廢水處理項(xiàng)目中，每天產(chǎn)生生產(chǎn)廢水170立方米，擬建設(shè)污水處理站，出水水質(zhì)按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級B限值。本研究針對該廠生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特征進(jìn)行分析評價(jià)，并提出了相應(yīng)廢水處理工藝方案。

1 廢水水質(zhì)分析

在該項(xiàng)目廢水處理工藝制定前，對該廠加工廢水的水質(zhì)進(jìn)行了測定分析。由測定結(jié)果可知，在有機(jī)物含量方面，該加工廢水的COD和BOD5數(shù)值較高，分別達(dá)到7200 mg/L和3060 mg/L，表明該加工廢水有機(jī)物濃度較高，這主要是由于在加工過程中為改善液體對玄武巖纖維的浸潤性而使用不同類型的浸潤劑所致，BOD5/COD約為0.38～0.43，該廢水可生化性較好。但與此同時，總氮、總磷未檢出，因此在進(jìn)行生化處理時會使活性污泥菌群營養(yǎng)成分比例失調(diào)，故在后續(xù)處理中將考慮人工添加氮磷元素，以提高活性污泥法生化處理的效率；在懸浮物方面，由于玄武巖纖維的殘留，使加工廢水的懸浮物濃度較高，SS值達(dá)到2630 mg/L，因此在后續(xù)處理中將考慮首先采用混凝工藝去除懸浮物，以減小對后續(xù)工藝的影響。

2 廢水處理工藝設(shè)計(jì)

生產(chǎn)廢水經(jīng)細(xì)格柵去除大粒徑懸浮雜質(zhì)后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，綜合廢水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入機(jī)械攪拌混凝池。向混凝池內(nèi)投加反應(yīng)藥劑，在機(jī)械攪拌機(jī)攪拌下，使廢水中膠體物質(zhì)凝聚。出水進(jìn)入沉淀池，經(jīng)沉淀后污泥排入污泥濃縮池，上清液通過溢流堰流出，經(jīng)污水提升泵泵入兩相一體化ABR生化反應(yīng)池，在ABR前段進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，將污水中難降解的大分子有機(jī)物分解為易降解的小分子污染物，在ABR后段進(jìn)行產(chǎn)甲烷反應(yīng)，將污水中大部分有機(jī)物去除。經(jīng)ABR生化反應(yīng)池處理后的污水自流進(jìn)入好氧池，在好氧池中，設(shè)置彈性立體彈性填料，保持好氧池內(nèi)有較高的生物量，不斷曝氣形成好氧生物作用環(huán)境，生物作用使小分子的有機(jī)物被分解。好氧池出水進(jìn)入二沉池固液分離，二沉池出水達(dá)標(biāo)排放。二沉池設(shè)備污泥回流泵，將部分污泥回流至好氧池，剩余污泥排至污泥濃縮池，濃縮池污泥經(jīng)提升泵泵入污泥離心分離機(jī)分離后泥餅外運(yùn)，上清液回流至調(diào)節(jié)池。進(jìn)入高級氧化裝置，經(jīng)高級氧化反應(yīng)后，出水進(jìn)入水解槽2，水解槽2出水自流進(jìn)入好氧池2，出水進(jìn)入終沉槽，出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放。

調(diào)節(jié)池：玄武巖纖維生產(chǎn)廢水處理過程中，由于生產(chǎn)廢水進(jìn)水水質(zhì)、水量不均勻度極高，為使后續(xù)處理工序中管道混合器、反應(yīng)沉淀池、ABR反應(yīng)器及好氧反應(yīng)器的長期穩(wěn)定運(yùn)行，避免水量突變及污染物負(fù)荷沖擊導(dǎo)致處理系統(tǒng)效率降低，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，須設(shè)置調(diào)節(jié)池一座，以調(diào)節(jié)生產(chǎn)廢水進(jìn)水水量、水質(zhì)，同時收集伴隨生產(chǎn)過程產(chǎn)生的生活污水。

反應(yīng)池：由于玄武巖纖維生產(chǎn)廢水處理過程中產(chǎn)生大量懸浮固體，因此應(yīng)在反應(yīng)池中，借助于混凝劑和助凝劑的作用，采用混凝工藝加以去除。混凝工藝是在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚成絮凝體，然后予以分離除去的水處理法。混凝澄清法在水處理中應(yīng)用廣泛，它既可降低工業(yè)廢水的濁度、色度等水質(zhì)的感觀指標(biāo)，又可以去除多種有毒有害污染物。設(shè)計(jì)中采用機(jī)械攪拌反應(yīng)池，該反應(yīng)池具有絮凝效果好，水頭損失較小，可適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化的優(yōu)點(diǎn)。絮凝工藝中反應(yīng)中使用的主要藥劑為高效混凝劑（PAC）、高效助凝劑（PAM）及酸堿調(diào)理劑。

沉淀池：在水進(jìn)入反應(yīng)沉淀池之前要向水中加入絮凝劑。常用的絮凝劑有明礬（十二水硫酸鋁鉀），十二水硫酸鋁鉀在溶于水后會和水反應(yīng)，生成氫氧化鋁，氫氧化鋁是一種絮狀沉淀，會懸浮在水中。由于氫氧化鋁有比較大的表面積，所以很容易吸附水中的懸浮雜質(zhì)。水中的懸浮雜質(zhì)被氫氧化鋁吸附后，其顆粒會由小變大，直至其所受重力大于其所受的浮力之時，雜質(zhì)會與明礬一起沉淀下來。

沉淀池有多種類型，主要有平流沉淀池、輻流沉淀池、豎流沉淀池、斜管沉淀池等。本設(shè)計(jì)中采用方形輻流沉淀池，廢水自池中心進(jìn)水管入池，沿四周方向向池周緩慢流動。懸浮物在流動中沉降，并沿池底坡度進(jìn)入污泥斗，澄清水從池周溢流入出水渠。

兩相一體化ABR生化反應(yīng)池：由于廢水溶解性COD濃度較高，經(jīng)混凝沉淀出水后COD濃度在2500～5200mg/L，需進(jìn)行厭氧消化處理以去除其中大部分COD，本工藝采用兩相一體化ABR生化反應(yīng)池。

好氧池：生物接觸氧化工藝需配固定床或浮動床填料，具有負(fù)荷高、不產(chǎn)生污泥膨脹、設(shè)施體積小、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，一般適用于小型污水站。接觸氧化池內(nèi)溶解氧控制在3.0g/L以上，整個生化處理過程是依賴于附著在填料上的多種微生物來完成的。

二沉槽：經(jīng)過生物接觸氧化池處理后的污水中SS含量很高，工藝中生物接觸氧化池后設(shè)置沉淀池分離污泥，沉淀池采用輔流式沉淀池，沉淀物通過污泥泵自動排到污泥濃縮池。

3 廢水處理效果分析

按照該設(shè)計(jì)工藝建設(shè)廢水處理站并調(diào)試運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好，出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級B限值。

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基金項(xiàng)目：吉林省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201810191132）

（作者單位：吉林建筑大學(xué) 市政與環(huán)境工程學(xué)院）