混凝沉降法处理玻纤废水的优化分析

李光辉，王桂玉，陈巧丽

(1. 常州友邦净水材料有限公司，江苏常州 213164;2. 常州常路美新型建材有限公司，江苏常州 213164)

进入21 世纪，我国玻璃纤维工业的发展势头锐不可当，现已成为世界第二生产大国［1］。玻璃纤维工业快速发展的同时，环境污染问题也变得日益严重。玻纤废水主要来源于其生产过程，在玻璃纤维生产过程中，为使其柔软而富有弹性，在冷却前需向其喷洒由不饱和聚酯树脂、石油醚、机械润滑油等化工原料配成的浸润剂，并随冷却水一同排放，从而产生乳白色的玻璃纤维生产废水［2］，简称为玻纤废水。玻纤废水是一种有机废水，其性质与所含浸润剂种类有关。用于玻璃纤维生产的浸润剂主要成分是环氧乳液、聚氨酯乳酸、润滑剂、抗静电剂及各种偶联剂等，除溶剂外大部分是热稳定性高、难溶于水的高分子有机物质［3］。处理此类污水首先采用有效的方法去除悬浮物质，但由于有机高分子颗粒物比重轻、颗粒细、沉淀慢，采用沉淀法不仅沉淀池负荷能力小，而且所需的加药量大［4］。而一般的混凝沉淀或混凝气浮对它的处理效果不理想。因此，本文从技术角度考察了该类废水在组合工艺条件下的污染物去除效果。

目前，玻纤废水采用的预处理方法主要采用铝盐或铁盐混凝沉降，其不足之处在于COD、浊度去除率偏低，出水水质泛白，可生化性较差;对于后续生物处理难度较大，尤其是出水浊度难以达到回用要求。本文主要探讨解决玻纤废水混凝沉降预处理后出水色度泛白、可生化性差、絮凝沉降慢等问题。

1 系统概况

某玻璃纤维生产厂玻纤废水处理站设计废水处理量为750 m3/d，处理对象为含浸润剂和悬浮物的有机废水;现用的物化段预处理工艺为液碱调整pH，再用聚合氯化铝铁(PAFC)+阳离子型高分子(CPAM)絮凝处理，出水经初沉池进入接触氧化池，深度处理后回用于车间用作冷却循环水和洗涤水。具体工艺流程如图1 所示。

调节池采用钢砼结构，内壁涂环氧树脂防腐、尺寸为8.0 m×5.5 m×6.0 m，采用机械搅拌，加药方式为计量泵自动加药，在线pH 计监测pH 变化;混凝沉降池采用钢砼结构，内设三台潜水搅拌机，水力停留时间为2 h，加药方式为计量泵自动加药;初沉池、二沉池均为斜管沉淀池，碳钢材质，处理能力为30 m3/h，内敷设PP 材质六角蜂窝斜管;接触氧化池4 座，采用钢砼结构，尺寸为10.0 m ×5 m ×6.0 m，内填孔径为25 mm 聚氯乙烯蜂窝填料;内配射流循环泵，四套射流曝气器共用。设计去除COD 容积负荷为2.0 kg/m3·d，MLSS 控制在2 500 ～4 000 mg/L。砂滤、碳滤设备均购于杭州鑫凯水处理设备有限公司，碳钢结构，石英砂、活性炭一年更换一次。

2 系统存在问题

2.1 污水量超出设计范围

该厂生产线由原来的3 条生产线增加到5 条生产线，污水产生量由原来的700 t/d 增加到现在的1 200 t/d，超出设计负荷60%，污水系统超负荷运行。

2.2 出水水质泛白、COD 偏高

废水经调节池用液碱调整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，经初沉池出水水质泛白，经生化系统处理后，出水COD 偏高且水质色度较差、难以回用。

2.3 初沉池絮体上浮、大量漂泥流入生化系统

由于系统设计进水流量为30 m3/h，初沉池水力停留1.5 h，实际进水流量50 m3/h，水力停留时间1 h，导致预处理段水力停留时间较短，混凝沉淀不充分，初沉池水力停留时间短，进水流量较大，导致大量絮体上浮、漂泥。

2.4 生化系统超负荷运行、出水COD 偏高

预处理工段不理想导致生化系统受到牵连，系统负荷超出设计范围，水质变差，无法保证废水后续处理后达标回用。

3 试验研究

导致上述问题的主要原因是该厂水量增大，严重超出系统运行负荷。基于系统工艺条件限制，将重点放在提高混凝沉降阶段处理能力，通过对该厂废水取样化验，水质情况如表1 所示。

表1 某玻纤企业生产废水水质Tab.1 Quality from Fiber Glass Wastewater

由表1 可知该废水BOD5/CODCr= 0.13，当BOD5/CODCr＜0.25 时，废水的生化性较差，不宜采用生化法处理，因此需要在混凝沉降段尽量提高生化系统的可生化性。基于玻纤废水的特殊性以及已有的玻纤废水研究［2，3］，试验中破乳选用石灰、次氯酸钠溶液、芬顿处理试剂;絮凝剂选用铝铁复配系列，即聚合氯化铝铁(PAFC)和聚合硫酸铝铁(PAFS)组合进行混凝沉降试验，结果如表2所示。

表2 不同药剂组合对玻纤废水的影响Tab.2 Effect of Different Flocculants on Fiber Glass Wastewater Sedimentation

续 表

由表2 可知在相同药剂投加量下，用芬顿处理破乳效果最好、次氯酸钠效果次之，石灰效果最差。芬顿处理主要通过过氧化氢与硫酸亚铁反应产生的羟基自由基(HO·)强氧化破乳，并破坏有机物质官能团，提高生化效果，但运行成本较高，处理成本约2.5 元/t，不建议使用。次氯酸钠氧化破乳效果较好，主要与次氯酸钠的氧化环境有关。聚合硫酸铝铁的净水效果针对该玻纤废水要优于聚合氯化铝铁，差异主要是由于两者铝铁比不同引起。

由表2 可知采用次氯酸钠与PAFS 工艺组合处理玻纤废水，药剂投加循序对水质处理能力影响较大，可能与次氯酸钠氧化性能有关，在酸性条件下，次氯酸钠的氧化能力最强，因此选用PAFS+次氯酸钠工艺组合，效果会更佳。由表2 也可以证明，此时次氯酸钠溶液在其中起到的是氧化破乳和调pH 的作用，为使破乳与pH 达到最佳的平衡点，建议用液碱与次氯酸钠按一定比例混合制备次氯酸钠溶液。

4 改进的方法与措施

通过小试及现场中试后调整现场工艺:调节池pH 调整至中性，在混凝沉降池先加入PAFS，再加液碱与次氯酸钠复配液，最后加入高分子助凝，出水经初沉池后进生化系统。

4.1 改进絮凝剂的类型，增强絮凝沉降效果

先前使用PAFC 絮凝剂沉降效果不能满足现有条件，导致絮体上浮，有漂泥。现改用聚合硫酸铝铁絮凝剂，原因如下:增加铁含量，加速絮凝沉降速度;利用铝铁混合协同增效原理，使废水中的微小有机悬浮物通过电性中和、吸附架桥等凝聚作用协同形成较大的絮体沉降而与水分离。使水体pH 呈酸性，为后续次氯酸钠溶液的发挥提供微酸环境。

4.2 更改药剂的投加顺序，节约成本

先前工艺采用加液碱调整pH，再投加PAFC，最后加入PAM 助凝;现改为先在调节池加入聚合硫酸铝铁充分混合，后加入复配的次氯酸钠溶液，待充分混凝沉降后，再加入助凝剂PAM，出水清澈透明、COD 较低且生化性有很大提高。

4.3 强化预处理段的破乳效果

玻纤废水含有大量浸润剂，导致水质呈现乳白色，之前采用强碱破乳，絮凝沉降在水量有限的条件下，勉强能保证出水达到生化处理要求。现改用液碱与次氯酸钠溶液复配，选择次氯酸钠溶液的原因:在微酸环境下，次氯酸钠有强氧化作用，可以实现氧化破乳并氧化有机物，提高水体可生化性;次氯酸钠溶液中的OH-离子，可以改变两相界面的性质，实现双重破乳的目的;可以调整水体pH，使絮凝剂达到最佳沉降范围，大大减轻生化系统的运行负荷。

4.4 稳抓废水源头，提高预处理单元效率

提倡节约用水并加大宣传力度，严防跑冒滴漏、优化工艺条件;对现有的预处理工序重新选取药剂，增强预处理单元处理能力，减轻后续处理负荷;加强污水处理人员的操作技能，实现措施、管理、运行协同增效。

5 改进后的运行效果

通过上述改进，该系统在超负荷运行下既达到了稳定运行，又节省了药剂投入，比前期药剂使用费用每吨节省0.225 元。数据比较如表3 所示。

表3 改进前后玻纤废水系统运行数据Tab.3 Operation Data of System before and after Improvement

6 结论与建议

(1)对原有的污水处理系统预处理单元进行针对性药剂筛选，最终通过小试及现场中试确认，采用“聚合硫酸铝铁+ 次氯酸钠溶液+ 阳离子型高分子”组合处理，出水水质清澈且BOD5/ CODCr显著提高，大大减轻后续生化负担，现场验证系统稳定可靠。

(2)从经济角度考虑，使用液碱与次氯酸钠复配还有一定的替代空间，如使用废碱或偏铝酸盐替代液碱，可以减少后续聚合硫酸铝铁的使用量;加强系统的运行维护，使生化系统稳定在较高的处理水平，也是以后需要更改和尝试的方向。

［1］宋倩，但德忠.玻纤废水污染控制技术及其进展［J］.四川环境，2009，28(3):66-70.

［2］Wuping Kong，Bo Wang，Hongzhu Ma，Lin Gu. Electrochemical treatment of anionic surfactants in synthetic wastewater with threedimensional electrodes［J］. Journal of Hazardous Materials，2006，137(3):1532-1537.

［3］温军杰，胡勤海，王梦卿.玻璃纤维生产废水处理实验研究［J］.环境科学与技术，2004，27(6):31-33，38.

［4］王晓东，郑显鹏，邱立平.混凝/水解酸化/BAF 工艺处理玻璃纤维废水［C］.曝气生物滤池专题研讨会论文集，2008.