玄武岩纤维加工废水处理工艺研究
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摘要：分析了玄武岩纤维加工废水的水质特征，针对SS、COD及BOD5较高的水质特征，采用混凝/ABR工艺进行废水处理。实践结果表明：该工艺对玄武岩纤维加工废水处理效果良好，设备稳定运行后，出水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B限值。
关键词：玄武岩纤维；加工废水；混凝；ABR
引言
玄武岩纤维，是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，强度与高强度S玻璃纤维相当。玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。
玄武岩纤维的加工生产过程中产生大量高浓度有机废水，COD往往接近8000mg/L，若不经妥善处理将对环境造成严重污染，尤其是大规模的玄武岩纤维生产加工企业更是如此。因此，根据环境评价的要求，新建玄武岩纤维加工厂必须修建废水处理站，将废水处理达标后方可排水城市污水管道。吉林省某玄武岩纤维加工厂的生产废水处理项目中，每天产生生产废水170立方米，拟建设污水处理站，出水水质按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B限值。本研究针对该厂生产废水的水质特征进行分析评价，并提出了相应废水处理工艺方案。
1 废水水质分析
在该项目废水处理工艺制定前，对该厂加工廢水的水质进行了测定分析。由测定结果可知，在有机物含量方面，该加工废水的COD和BOD5数值较高，分别达到7200 mg/L和3060 mg/L，表明该加工废水有机物浓度较高，这主要是由于在加工过程中为改善液体对玄武岩纤维的浸润性而使用不同类型的浸润剂所致，BOD5/COD约为0.38～0.43，该废水可生化性较好。但与此同时，总氮、总磷未检出，因此在进行生化处理时会使活性污泥菌群营养成分比例失调，故在后续处理中将考虑人工添加氮磷元素，以提高活性污泥法生化处理的效率；在悬浮物方面，由于玄武岩纤维的残留，使加工废水的悬浮物浓度较高，SS值达到2630 mg/L，因此在后续处理中将考虑首先采用混凝工艺去除悬浮物，以减小对后续工艺的影响。
2 废水处理工艺设计
生产废水经细格栅去除大粒径悬浮杂质后进入调节池，综合废水经提升泵提升进入机械搅拌混凝池。向混凝池内投加反应药剂，在机械搅拌机搅拌下，使废水中胶体物质凝聚。出水进入沉淀池，经沉淀后污泥排入污泥浓缩池，上清液通过溢流堰流出，经污水提升泵泵入两相一体化ABR生化反应池，在ABR前段进行水解酸化反应，将污水中难降解的大分子有机物分解为易降解的小分子污染物，在ABR后段进行产甲烷反应，将污水中大部分有机物去除。经ABR生化反应池处理后的污水自流进入好氧池，在好氧池中，设置弹性立体弹性填料，保持好氧池内有较高的生物量，不断曝气形成好氧生物作用环境，生物作用使小分子的有机物被分解。好氧池出水进入二沉池固液分离，二沉池出水达标排放。二沉池设备污泥回流泵，将部分污泥回流至好氧池，剩余污泥排至污泥浓缩池，浓缩池污泥经提升泵泵入污泥离心分离机分离后泥饼外运，上清液回流至调节池。进入高级氧化装置，经高级氧化反应后，出水进入水解槽2，水解槽2出水自流进入好氧池2，出水进入终沉槽，出水达到排放标准达标排放。
调节池：玄武岩纤维生产废水处理过程中，由于生产废水进水水质、水量不均匀度极高，为使后续处理工序中管道混合器、反应沉淀池、ABR反应器及好氧反应器的长期稳定运行，避免水量突变及污染物负荷冲击导致处理系统效率降低，系统稳定性下降，须设置调节池一座，以调节生产废水进水水量、水质，同时收集伴随生产过程产生的生活污水。
反应池：由于玄武岩纤维生产废水处理过程中产生大量悬浮固体，因此应在反应池中，借助于混凝剂和助凝剂的作用，采用混凝工艺加以去除。混凝工艺是在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。混凝澄清法在水处理中应用广泛，它既可降低工业废水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。设计中采用机械搅拌反应池，该反应池具有絮凝效果好，水头损失较小，可适应水质、水量的变化的优点。絮凝工艺中反应中使用的主要药剂为高效混凝剂（PAC）、高效助凝剂（PAM）及酸碱调理剂。
沉淀池：在水进入反应沉淀池之前要向水中加入絮凝剂。常用的絮凝剂有明矾（十二水硫酸铝钾），十二水硫酸铝钾在溶于水后会和水反应，生成氢氧化铝，氢氧化铝是一种絮状沉淀，会悬浮在水中。由于氢氧化铝有比较大的表面积，所以很容易吸附水中的悬浮杂质。水中的悬浮杂质被氢氧化铝吸附后，其颗粒会由小变大，直至其所受重力大于其所受的浮力之时，杂质会与明矾一起沉淀下来。
沉淀池有多种类型，主要有平流沉淀池、辐流沉淀池、竖流沉淀池、斜管沉淀池等。本设计中采用方形辐流沉淀池，废水自池中心进水管入池，沿四周方向向池周缓慢流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流入出水渠。
两相一体化ABR生化反应池：由于废水溶解性COD浓度较高，经混凝沉淀出水后COD浓度在2500～5200mg/L，需进行厌氧消化处理以去除其中大部分COD，本工艺采用两相一体化ABR生化反应池。
好氧池：生物接触氧化工艺需配固定床或浮动床填料，具有负荷高、不产生污泥膨胀、设施体积小、运行稳定可靠、管理方便等优点，一般适用于小型污水站。接触氧化池内溶解氧控制在3.0g/L以上，整个生化处理过程是依赖于附着在填料上的多种微生物来完成的。
二沉槽：经过生物接触氧化池处理后的污水中SS含量很高，工艺中生物接触氧化池后设置沉淀池分离污泥，沉淀池采用辅流式沉淀池，沉淀物通过污泥泵自动排到污泥浓缩池。
3 废水处理效果分析
按照该设计工艺建设废水处理站并调试运行，运行稳定，处理效果好，出水各项指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B限值。
参考文献
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基金项目：吉林省大学生创新创业训练计划项目（201810191132）
（作者单位：吉林建筑大学 市政与环境工程学院）
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