玻璃纤维废水处理工程设计案例

张怀玉

（江苏龙环环境科技有限公司，江苏常州213022）

玻纤废水作为玻璃纤维行业生产过程中产生的工业有机废水，主要含有油脂类、乳化剂、水溶性有机物、有毒物质甲醛以及少量的玻璃纤维与残渣[1]。项目废水来源于常州某企业生产玻璃纤维薄毡过程中的毡成型工段网带脱水、地面及设备清洗水等混合废水，主要含有玻璃纤维、羟乙基纤维素、聚硅酮、阳离子型季铵盐、丙烯酸树脂、脲醛树脂、聚乙酸乙烯酯、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等物质，废水COD浓度高，可生化性差，毒性强，处理难度高。

针对该水质，设计如下处理工艺：调节均衡—混凝沉淀—芬顿反应—水解酸化—缺氧—生物氧化—超滤膜—反渗透。考虑玻纤废水处理后出水对城市生活污水处理厂生活污泥的影响[2]，同时兼顾厂内用水需求，系统出水厂内回用。处理流程中中混凝沉淀、芬顿及生化系统的污泥经板框压滤脱水，固体作为危废外运，液体回流至调节池。反渗透浓液经单效蒸发减量浓缩成盐，清液回流至调节池，固废与脱水污泥一起作危废外运经有资质第三方处置。本项目废水实际产生量在10 t/d，考虑后续产生规模扩大，污水站处理设计规模为2 m3/h，全天24 h运行。本文针对进水水质设计处理流程及相应的建构筑物设计参数，根据实际工程调试运行效果及产生问题，确定工程实际运行参数，作为同类废水处理及运行参考资料。

1 工程概况

1.1 废水进出水水质

项目进水水质经取样实测，出水依据《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923-2005）洗涤用水、工艺与产品用水标准，具体数值如表1。

1.2 处理工艺介绍

针对废水中高浓度的有机物及对生化细菌有不利影响的污染物，采用物化预处理工艺+生化处理+膜深度处理的流程[3]。图1为项目废水处理流程图。生产废水预处理采用混凝沉淀和芬顿氧化处理技术。混凝反应不仅能去除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面的表面活性剂，还能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶性的沉淀[4]，混凝后的出水经pH调节后进入芬顿氧化系统，去除进水中的大分子有机物，提高生化进水的C/N比。预处理系统产生的泥水混合物进入污泥池。污泥池废水经板框脱水，脱水清液进入低位池。生化系统采用的是水解酸化+兼氧+好氧系统，去除废水小分子有机物。膜深度处理系统采用超滤+反渗透系统。膜处理系统对玻纤废水有良好的效果，并应用于低浓度有机污染玻纤废水处理的工程案例[5]。超滤采用浸入式纤维膜池，取代二沉池，同时降低出水悬浮物浓度，保障反渗透进水水质。反渗透去除废水中的有机物，同时保障出水氨氮和总氮达标。项目的反渗透过程中产生浓液，浓液经浓液池进入蒸发系统，产生的盐分与污泥作为危废处置。清液回流至低位池，再次进入生化系统处置。

2 主体设计参数

2.1 预处理系统

2.1.1 混凝沉淀系统

本系统包括pH调节、混凝、絮凝和沉淀系统。项目设计水量为2 m3/h，设计1个pH调节池、1个混凝池、1个絮凝池和1个斜管沉淀池。pH调节池、混凝池和絮凝池设计停留时间为30 min，池子设计尺寸均为0.5 m×0.5 m×4 m。沉淀池设计表面负荷为0.53 m3/m2·h。沉淀池设计尺寸为2.5 m×1.5 m×4 m。系统池子采用钢结构合建，内壁采用“三油两布”防腐，布采用玻璃纤维。混凝沉淀池设计尺寸为3 m×1.5 m×4 m。配套设备包括3套加药系统及3台搅拌器。每套加药系统为500 L桶，25 L/h加药计量泵，搅拌器功率0.75 kW。配套仪表：进水流量计、混凝池絮凝剂液位计、pH在线仪。

2.1.2 芬顿氧化系统

沉淀池上清液由重力进入芬顿反应池，池容10 m3，尺寸○2.2 m×3.0 m，PE结构。系统反应pH值控制在4左右。芬顿池采用间歇运行，反应完成后，通过碱调节pH，上清液进入地下收集池，下部泥水混合物经过板框压滤系统，板框脱水清液进入地下收集池，地下收集池水经泵提升至生化处理系统。芬顿系统配套加药系统5套，分别为酸、双氧水、碱、PAC和PAM。硫酸亚铁则是直接采用粉剂人工投加的方式。

2.2 生化处理系统

污水站设计生化系统包括水解酸化池、兼氧池和好氧池，水解酸化池设计COD负荷为3 kg COD/m3×h。设计生化进水COD浓度为3 000 mg/L，水解酸化池设计有效容积为20 m3，池体尺寸3.0 m×2.0 m×4.0 m。水解酸化池采用搅拌保证污泥完全混合。

缺氧池设计水力停留时间（HRT）为10 h，有效容积为20 m3，池体尺寸为3.0 m×2.0 m×4.0 m。缺氧池设置了碳源投加口，以提高反硝化脱氮效果。缺氧池采用潜水搅拌，达到污泥混合的效果。

好氧池设计水力停留时间（HRT）为20 h[6]，有效容积为40 m3，数量为2座，单座池体尺寸为3.0 m×2.0 m×4.0 m。在好氧池设置了碱投加口，避免硝化产酸抑制氨氮的降解。好氧池采用膜盘曝气。

整个生化系统配套罗茨鼓风机，设计风量为2.97 m3/h。生化反应池内设置填料，提供氧渐变环境，达到同步硝化反硝化、厌氧氨氧菌的效果。进一步提高生化系统对污水中有机质、氨氮和总磷的去除效果。

2.3 膜深度处理系统

膜深度处理系统包括超滤膜池和反渗透膜处理系统。进水COD负荷应控制在0.35～0.4 kg/(m3·d)[7]。超滤系统包括进水泵、膜、污泥回流泵、清洗系统、保安过滤器、清液桶。超滤膜采用中空纤维膜，过滤面积为72 m2。超滤出水进入中间水池，中间水池容积为10 m3，PE结构。反渗透系统包括进水泵、高压泵、清洗系统、膜、保安过滤器、清洗过滤器、清洗水箱及2套加药系统。反渗透膜为9支4英寸的卷式膜。反渗透浓水进入浓水池，浓水池容积为3 m3，PE结构。

2.4 污泥处理系统

生化系统及部分预处理污泥进入污泥浓缩池，本项目污泥浓缩池容积8 m3，地上式钢制结构，尺寸○2.0 m×3.0 m，设搅拌。上清液重力自流至地下水池，污泥经气动隔膜泵进入过滤面积为50 m2的板框压滤设备。

2.5 蒸发处理系统

针对反渗透浓水采用蒸发进行减量处理。项目采用电加热单效蒸发器，蒸发量为200 kg/h。蒸发系统包括蒸发主罐、16 m2板式冷凝器、冷却器、进水泵、冷水泵和凝水泵。蒸发主罐内筒材质为316 L。

3 调试运行及效果

调试初期在生化系统平均投加40 t含水率为96%的工业污泥，同时为保证系统碳源充足，投加了面粉作为碳源。生化系统调试稳定后，对预处理系统进行调试，确定投加药量后，第1天进水量2 t。稳定运行5天后，提升至4 t。后进水稳定在10 t，出水水质达到设计要求。图2为污水站运行期间反应器废水的COD浓度。

运行过程中，芬顿氧化处理效果好，但系统总含盐量偏高，影响后续反渗透膜产水及生化污泥的生长，需根据实际情况减少芬顿试剂的用量。运行过程中发生膜堵的情况，前端有微量的玻纤进入系统，通膜后提高膜前端过滤系统精度，该问题解决。同时系统设计蒸发器偏小，无法满足浓液的处理要求，后续增设一套100 kg/h的蒸发设备。

4 运行成本分析

项目除了蒸发设备，其他设备装机总功率为35 kW，2台蒸发器装机功率为96 kW。实际运行每天处理水量为24 t。系统运行每天吨水电耗为131 kW·h。工业用电费用为0.7元/kW·h，系统处理吨水用电费用为91.7元。

污水处理系统混凝沉淀部分，PAC的投加量为3‰，PAM的投加量为0.1‰，芬顿氧化部分30%双氧水的投加量为2%，硫酸亚铁投加量为0.1%，污泥沉淀部分PAC的投加量为3‰，PAM的投加量为0.1‰。PAC费用为1 500元/t，PAM费用为15 000元/t，硫酸亚铁费用为1 800元/t，双氧水费用为2 200元/t。系统处理吨水药剂费用为44.2元。

考虑人工管理成本、设备维修等费用，污水站实际运行吨水的处理费用为147.9元。

5 结论及建议

（1）本系统流程处理高浓度COD玻纤废水有良好的效果。出水COD低于60 mg/L，系统运行稳定。

（2）运行过程中需考虑生化系统盐分浓度，在满足出水达到要求的情况下，减少芬顿药剂的使用量，减少运行成本。

（3）系统运行成本主要在芬顿药剂及反渗透浓液的蒸发这两部分。