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(duì)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(duì)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(jí)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(gè)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(duì)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(píng)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(jí)B限值。本研究針對(duì)該廠生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特征進(jìn)行分析評(píng)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(duì)該廠加工廢水的水質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定分析。由測(cè)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(duì)玄武巖纖維的浸潤(rùn)性而使用不同類型的浸潤(rùn)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(shí)，總氮、總磷未檢出，因此在進(jìn)行生化處理時(shí)會(huì)使活性污泥菌群營(yíng)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(duì)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(jí)氧化裝置，經(jīng)高級(jí)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(zhǎng)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(shí)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?；炷に囀窃诨炷齽┑淖饔孟?，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?；炷吻宸ㄔ谒幚碇袘?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(huì)和水反應(yīng)，生成氫氧化鋁，氫氧化鋁是一種絮狀沉淀，會(huì)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(huì)由小變大，直至其所受重力大于其所受的浮力之時(shí)，雜質(zhì)會(huì)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(dòng)。懸浮物在流動(dòng)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(dòng)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(gè)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(dòng)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(jí)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）