CN109851156A - 一种玻纤废水回用处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玻纤废水回用处理方法及系统，该方法包括依次对废水进行一级絮凝沉淀、好氧生物处理系统、二级絮凝沉淀、臭氧氧化反应、曝气生物滤池反应、过滤、吸附、超滤及反渗透。本发明采用好氧生物处理系统，其集活性污泥法与生物膜法于一体，高效去除废水中的COD。臭氧氧化工艺在高效率脱碳和脱色的同时，不增加废水中盐含量，吸附和超滤进一步保证反渗透膜的进水水质，保护反渗透膜不受污染，实现玻纤废水的高效回用。

Description

一种玻纤废水回用处理方法及系统

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种玻纤废水回用处理方法及系统。

背景技术

玻纤废水是在玻璃纤维生产过程中产生的废水，主要有拉丝过程中排放的含浸润剂的冲洗水废水、制毡工序中含粘结剂的冲洗水、玻璃钢生产排放少量的含树脂废水、以及微细玻璃纤维等悬浮物，其中浸润剂废水是玻纤工业废水的主要污染源。浸润剂主要成分是环氧乳液、聚氨脂乳酸、润滑剂及抗静电剂、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。因玻纤工业行业较独特，玻纤废水不同于普通化工废水，其危害严重且治理难度大。

玻纤废水处理普遍处理流程包括：预处理→生化处理→三级处理。其中，预处理主要去除废水中的悬浮物，生化处理主要去除废水中的COD，深度处理进一步去除水中的有机物和悬浮物等，最终使出水达到排放的标准。而随着玻纤行业废水排放标准的提高，对吨产品耗水量要求日益严格，因此，研究开发玻纤废水回用技术，不仅可以促进玻纤行业的发展，减少环境污染，也能使水资源得到充分利用，有利于实现可持续发展的目标。

目前，膜法技术已越来越广泛地应用于工业废水回收领域，而一直存在膜清洗频率高、产水率低等问题，如何运用合理的工艺技术既达到出水回用的目的，又能进一步提高清水回收率，是当前亟需解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种玻纤废水回用处理方法及系统，用于高效处理玻纤废水，实现玻纤废水的高效回用。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种玻纤废水回用处理方法，包括依次对废水进行一级絮凝沉淀、好氧生物处理系统、二级絮凝沉淀、臭氧氧化反应、曝气生物滤池反应、过滤、吸附、超滤及反渗透。

可选地，所述废水的COD≤6000mg/L，优选为4000-6000mg/L，优选为4000-5000mg/L。

可选地，所述废水为玻纤生产过程中的全厂排放废水。玻纤即指玻璃纤维。

可选地，絮凝反应时，采用的絮凝剂包括第一絮凝剂、第二絮凝剂，所述第一絮凝剂选自聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁中的至少一种，所述第二絮凝剂选自PAM(聚丙烯酰胺)、阳离子淀粉中的至少一种。

可选地，一级絮凝反应时，所述第一絮凝剂的投加量为200～500mg/L，所述第二絮凝剂的投加量为1～5mg/L。

可选地，絮凝反应时，反应时间为5～30min，优选为10min。

可选地，絮凝反应后，沉淀1-4h，优选为1-2h，更优选为30min。

可选地，好氧生物反应时，在混凝土反应池中进行，池中装填弹性填料，填料高度2～4m。

可选地，好氧生物反应时，反应池中池中气水比为(5～15):1。

可选地，好氧生物反应时，曝气装置选自盘式曝气器、管式曝气器、单孔膜曝气器、粗孔曝气器、转碟曝气器中的至少一种。

可选地，好氧生物反应时，水力停留时间为24～48h。

可选地，好氧生物反应出水COD为100～300mg/L，色度30～50倍。

可选地，二级絮凝反应时，所述第一絮凝剂的投加量为20～50mg/L，所述第二絮凝剂的投加量为1～5mg/L。

可选地，臭氧氧化时，在臭氧催化氧化反应器中进行，反应池内设置钛合金曝气器，水池采取水密封，末端设置尾气吸收装置。

可选地，臭氧氧化时，臭氧投加量为10～150mg/L，优选为20～100mg/L，更优选为30～50mg/L。

可选地，臭氧氧化时，反应时间为0.5～2h，反应时间即为水力停留时间。

可选地，曝气生物滤池中，石英砂填料高度2～4米。

可选地，曝气生物滤池中，水力负荷为2～10m³/m²·h。

可选地，过滤时，过滤方式选自砂滤、多介质过滤、纤维球过滤或活性炭过滤中的至少一种。

可选地，过滤时，滤速为2～15m/h。

可选地，控制过滤后的出水浊度≤8NTU，优选地，控制出水浊度≤5NTU。

可选地，吸附时，吸附介质选自活性炭、活性氧化铝、沸石或腐植酸系中的至少一种。

可选地，吸附时，滤速为5～10m/h。

可选地，超滤时，超滤膜选自管式超滤膜、板框式超滤膜、卷式超滤膜、中空纤维式超滤膜中的至少一种。

可选地，超滤时，操作压力为0.2～0.4Mpa，优选为0.38Mpa。

可选地，超滤时，清洁水回收率≥90％(v/v)。

可选地，超滤产生的浓水返回一级絮凝沉淀步骤。

可选地，反渗透时，所述渗透膜选自碟管式反渗透膜、纤维式反渗透膜、卷式反渗透膜、板框式反渗透膜中的至少一种。

可选地，反渗透时，操作压力为0.5～2Mpa，优选为1.5Mpa。

可选地，反渗透膜的清洁水回收率为70～75％(v/v)，清洁水回用于生产。即穿过反渗透膜的出水体积占反渗透进水体积的百分比为70～75％。

反渗透膜清洗频率根据运行情况而定，但是若膜进水水质较差，则将增加清洗频率，从而影响运行，影响膜寿命。反渗透膜的整体回收率约为70-75％(v/v)。

可选地，反渗透膜的膜通量为13～30LMH，LMH即L/m²*h。

可选地，反渗透产生的浓水回到一级絮凝沉淀步骤，重新进行处理。

本发明第二方面提供一种玻纤废水回用处理系统，包括依次连接的一级絮凝沉淀池、好氧生物处理系统、二级絮凝沉淀池、臭氧氧化系统、曝气生物滤池、过滤系统、吸附系统、超滤系统、反渗透系统；

所述一级絮凝反应池用于对废水原水进行絮凝沉淀；

所述好氧生物处理系统用于对所述一级絮凝沉淀出水进行生化处理；

所述二级絮凝反应池用于对好氧生物处理系统出水进行絮凝沉淀；

所述臭氧氧化系统用于对所述二级絮凝沉淀的出水进行臭氧氧化处理；

所述曝气生物滤池用于对所述臭氧氧化系统的出水进行曝气膜生物反应处理；

所述过滤系统用于对所述曝气生物滤池的出水进行过滤处理；

所述吸附系统用于对所述过滤系统的出水进行吸附处理；

所述超滤系统用于对所述吸附系统的出水进行超滤处理；

所述反渗透系统用于对所述超滤系统的出水进行反渗透处理。

可选地，所述二级絮凝反应池的进水端连接至好氧生物处理系统。

可选地，所述好氧生物处理系统装填填料并采用曝气装置。

可选地，所述填料选自弹性填料、半软性填料、组合填料、悬浮型填料中的至少一种。

可选地，所述好氧生物处理系统的曝气装置选自盘式曝气器、管式曝气器、单孔膜曝气器、粗孔曝气器、转碟曝气器中的至少一种。

可选地，所述臭氧氧化系统包括臭氧发生装置、臭氧尾气破坏装置、臭氧曝气装置。

可选地，所述臭氧曝气装置选自钛合金曝气器。

可选地，所述臭氧氧化系统的水池采取水密封，末端设置尾气处理装置，具体可以为尾气收集及破坏装置。

可选地，所述曝气生物滤池与所述过滤系统之间、所述吸附系统与所述超滤系统之间均设有调节水池，用于蓄水，池内达到一定水量后进入后续环节。

可选地，所述过滤系统的过滤器选自砂滤器、多介质过滤器、纤维球过滤器、活性炭过滤器中的至少一种。

可选地，所述过滤器连通有反洗水泵，用于对其进行定期或不定期反洗，避免过滤器堵塞。

可选地，所述吸附系统的吸附介质选自活性炭、活性氧化铝、沸石、腐植酸类吸附剂中的至少一种。

可选地，所述超滤系统的超滤膜选自管式超滤膜、板框式超滤膜、卷式超滤膜、中空纤维式超滤膜中的至少一种。

可选地，所述超滤系统的浓水通过管道连通至一级絮凝反应池，使得浓水返回一次絮凝步骤，重新进行处理。

可选地，所述反渗透系统的渗透膜选自碟管式反渗透膜、纤维式反渗透膜、卷式反渗透膜、板框式反渗透膜中的至少一种。

可选地，所述反渗透系统包括卷式复合聚酰胺膜，所述反渗透系统的清洁水出口连通至需水的生产设备的进水箱。

可选地，所述反渗透系统的浓水出口连通至外排系统，使得反渗透产生的浓水被顺利外排。

如上所述，本发明的玻纤废水回用处理方法及系统，具有以下有益效果：本发明采用好氧生物处理系统，其集活性污泥法与生物膜法于一体，高效去除废水中的COD。臭氧氧化工艺在高效率脱碳和脱色的同时，不增加废水中盐含量，吸附和超滤进一步提升反渗透膜的进水水质，保护反渗透膜不受污染，实现玻纤废水的高效回用。

附图说明

图1显示为本发明实施例1的玻纤废水回用处理系统示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

如图1所示为玻纤废水回用处理系统示意图，包括依次连接的一级絮凝沉淀池、好氧生物处理系统、二级絮凝沉淀池、臭氧氧化反应池、曝气生物滤池、过滤、吸附、超滤系统、反渗透系统。

采用上述系统进行玻纤废水进行处理的具体步骤包括：

1)一级絮凝沉淀：经水质水量调节后的玻纤废水首先进入一级絮凝反应池，反应池中设有搅拌机，促进第一絮凝剂、第二絮凝剂与废水的混合，第一种絮凝剂选用聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁中的一种，第二絮凝剂选用PAM或阳离子淀粉。反应池出水经固液分离，上清液引入好氧接触氧化池。由于原水中含有大量的悬浮物，为了降低后续处理难度，保障后续处理的稳定运行，针对玻纤废水，需要设置一级絮凝沉淀。

2)好氧生物处理系统处理：好氧生物处理系统填料可以选择弹性填料、半软性填料、组合填料、悬浮型填料中的至少一种，填料高度为3～4m。好氧生物处理系统经泥水分离后，清水进入二级絮凝反应池。该步骤主要去除废水中的绝大部分COD和部分悬浮物，达到去除废水中绝大部分污染物的目的。

3)二级絮凝沉淀：二级絮凝反应池中设有搅拌机，促进第一絮凝剂、第二絮凝剂与废水的混合，第一种絮凝剂选用聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁中的一种，第二絮凝剂选用PAM或阳离子淀粉。反应池出水经固液分离，上清液引入臭氧反应池。该步骤主要是进一步去除上一段剩余的COD和悬浮物，确保后续的臭氧单元处理效果。

4)臭氧氧化反应：臭氧氧化池内采取防腐措施，池底设钛合金曝气器，池内严格密封，末端设置臭氧尾气破坏装置。根据进水COD，臭氧投加量10～150mg/L，有效反应时间0.5～2h。在反应器中难降解有机物开环，大分子有机物氧化为小分子有机物，提高废水的B/C值；同时将发色基团打破，起到脱色效果。

5)曝气生物滤池处理：臭氧氧化后的废水进入曝气生物滤池处理，曝气生物滤池将臭氧氧化产生的小分子有机物进行生物氧化，同时降低废水中的悬浮物含量，实现COD和SS的去除，保证过滤单元稳定运行。

6)过滤：过滤可采用砂滤、多介质过滤、纤维球过滤或活性炭过滤的一种，滤速8～15m/h，可根据出水浊度调整过滤滤速。过滤系统出水引入吸附系统。该步骤主要起过滤作用，过滤掉0.01～1mm粒径的悬浮物，进一步去除曝气生物滤池剩余的COD和悬浮物。

7)吸附：吸附系统滤速5～10m/h，该步骤主要起吸附作用，吸附掉前述工艺环节剩余的COD和悬浮物，确保膜处理(超滤+反渗透)的处理效果，解决膜清洗频率高、产水率低等问题。

8)超滤：超滤操作压力为0.2～0.4Mpa。超滤流出的清水占超滤进水的比例约80％～95％(v/v)，进入反渗透系统进一步处理，余量的反洗排水(占超滤进水的体积比约为5～20％)返回一级絮凝沉淀池进行再处理。该步骤主要起过滤作用，过滤掉1～100μm粒径的悬浮物，确保反渗透膜的处理效果，解决膜清洗频率高、产水率低等问题。

9)反渗透：反渗透操作压力为0.5～5Mpa。反渗透流出的清水占反渗透进水的比例约70～75％(v/v)，回用于生产，余量的浓缩液(占反渗透进水的体积比约为25～30％)进行外排。反渗透的作用主要是去除废水中的无机盐分，降低电导率，使其最终满足回用水的水质指标。最终回用水的重要指标是盐分，脱除盐分后才能回用。采用反渗透膜可将盐分从废水中分离，盐分进入浓水。盐分的去除几乎只能靠反渗透膜来实现。所以，盐分一旦进入浓水，即不可再回到前端处理，不然盐分在废水处理系统中累积浓缩，越积越多，将导致整个水处理系统失效。

可以通过设置多组平行的系统，以避免过滤器反洗等操作造成整个工艺系统停止运行，例如，设置平行的两组上述系统，但其中一组的过滤器需要反洗时，另一组保持正常运行。

本发明至少具有如下优点：

1、好氧生物处理系统集活性污泥法与生物膜法于一体，高效去除废水中的COD，出水COD≤50mg/L、色度≤30。

2、采用臭氧氧化工艺能在高效率脱碳和脱色的同时，不增加废水中盐含量，并能提高出水的B/C值。在进水污染物浓度COD≤300mg/L、色度≤500倍时，出水能稳定达到COD≤100mg/L、色度≤50倍。

3、曝气生物滤池和吸附进一步提高后续将进入膜系统的进水水质，保护反渗透膜不受污染，且曝气生物滤池和活性炭吸附去除的多是有机物，COD较高，经臭氧氧化后，B/C值提高，可引入曝气生物滤池进行生化再处理。

实施例1

采用如图1所示的处理系统，玻纤厂废水提升进入调节池，在调节池内均衡水质水量，(调节池水力停留时间为8h，设计出水COD：5000mg/L，色度600倍)自流入一级絮凝反应池，在一级絮凝反应池内投加聚合氯化铝500mg/L，PAM(聚丙烯酰胺)5mg/L，絮凝反应水力停留时间为16min，经絮凝反应后进行平流式沉淀池，平流式沉淀池表面负荷取0.85m³/m²·h，在沉淀池进行泥水分离，清水进入好氧生物处理系统；好氧生物处理系统内设置软性填料，采用可提升式曝气器，反应气水比采用10:1，水力停留时间为36h。曝气池泥水进入竖流式沉淀池进行泥水分离，竖流式沉淀池表面负荷取0.87m³/m²·h。清水进入二级絮凝反应池，二级絮凝反应池内投加聚合氯化铝50mg/L，PAM(聚丙烯酰胺)5mg/L，絮凝反应水力停留时间为16min，经絮凝反应后进入斜板沉淀池，斜板沉淀池表面负荷取1.9m³/m²·h，在斜板沉淀池进行泥水分离，清水进入臭氧反应池；为提高废水的可生化性，将二级絮凝沉淀后的废水进行臭氧曝气氧化，为曝气生物滤池提供营养物质。臭氧反应池水力停留时间取38min，池内完全通过水密封，池体末端设置尾气收集及破坏装置。经臭氧氧化后的废水提升进入曝气生物滤池，在曝气生物滤池内进一步去除COD和SS，曝气生物滤池水力负荷2.7m³/m²·h，空床水力停留时间134min。曝气生物滤池出水进入中间调节水池Ⅰ，因曝气生物滤池的出水较慢，调节池起到蓄水作用，池内达到一定水量后进入后续的过滤步骤，再提升至多介质过滤器，多介质过滤器设计滤速取10m/h；多介质过滤器出水利用余压进入活性炭过滤器，活性炭同时起到吸附作用，活性炭过滤器设计滤速取10m/h；多介质过滤器和活性炭过滤器共用反洗水泵，多介质过滤器设置反洗水风机。活性炭过滤器出水进入中间调节水池Ⅱ，控制浊度≤5NTU，其作用与中间调节水池Ⅰ类似，废水再经中间水池Ⅱ提升至超滤系统，超滤采用中空超滤膜元件，运行通量小于40LMH，进水压力取0.388Mpa，超滤回收率为90％(v/v)。超滤出水进入中间水池Ⅲ，其作用与中间调节水池Ⅰ类似，再提升进入反渗透系统。反渗透系统采用卷式复合聚酰胺膜，设置为一级两段式，整体回收率为70-75％(v/v)，反渗透膜的膜通量为18LMH，操作压力为1.5Mpa；经处理后的清水(也称纯水)回用于拉丝车间生产用水，纯水电导率≤9μS/cm，减量后的浓水直接外排。

综上所述，本发明针对玻纤废水减量化排放给出了一种新的组合工艺，将好氧接触氧化、絮凝沉淀、臭氧氧化、曝气生物滤池、过滤器过滤、活性炭吸附、膜系统进行有效组合；利用好氧接触氧化，去除废水中绝大部分的COD；利用混凝沉淀，去除废水中绝大部分悬浮物；利用臭氧氧化，将难降解有机物开环，大分子有机物氧化为小分子有机物，提高废水的B/C值，同时将发色基团打破，起到脱色效果；利用曝气生物滤池，去除经臭氧氧化后的小分子有机物，进一步降低废水的COD；利用过滤器和活性炭吸附，进一步降低废水中的COD、悬浮物及浊度，减轻反渗透负担，减少反渗透膜清洗频率，确保膜系统的稳定运行；在膜系统中，采用反渗透膜降低盐分，使其满足生产用水水质要求，同时对废水进行减量化，降低对水环境的影响。相对于传统的膜法工艺，清洁回用水的回收率更高，整个工艺系统出水率约70-75％(v/v)，只有10％的浓缩液进入蒸发结晶系统。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种玻纤废水回用处理方法，其特征在于：包括依次对废水进行一级絮凝沉淀、好氧生物处理系统、二级絮凝沉淀、臭氧氧化反应、曝气生物滤池反应、过滤、吸附、超滤及反渗透。

2.根据权利要求1所述的玻纤废水回用处理方法，其特征在于：所述废水为玻纤生产过程中的全厂排放废水，优选地，所述废水的COD≤6000mg/L，更优选地，所述废水的COD为4000-6000mg/L。

3.根据权利要求1所述的玻纤废水回用处理方法，其特征在于：分别进行一级絮凝、二级絮凝反应时，采用的絮凝剂包括第一絮凝剂、第二絮凝剂，所述第一絮凝剂选自聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁中的至少一种，所述第二絮凝剂选自PAM(聚丙烯酰胺)、阳离子淀粉中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的玻纤废水回用处理方法，其特征在于：一级絮凝反应时，所述第一絮凝剂的投加量为200-500mg/L，所述第二絮凝剂的投加量为1-5mg/L；

和/或，二级絮凝反应时，所述第一絮凝剂的投加量为20-50mg/L，所述第二絮凝剂的投加量为1-5mg/L。

5.根据权利要求1所述的玻纤废水回用处理方法，其特征在于：一级絮凝、二级絮凝反应时间均为5～30min；

和/或，絮凝反应后，沉淀1～4h，优选为1～2h。

6.根据权利要求1所述的玻纤废水回用处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一个：A1)好氧生物反应时，反应池中池中气水比为(5～15):1；

A2)好氧生物反应时，水力停留时间为24～48h；

A3)臭氧氧化时，臭氧投加量为10～150mg/L，优选为20～100mg/L，更优选为30～50mg/L；

A4)臭氧氧化时，反应时间为0.5～2h；

A5)曝气生物滤池中，水力负荷为2～10m³/m²·h；

A6)过滤时，滤速为2～15m/h；

A7)控制过滤后的出水浊度≤8NTU；

A8)吸附时，滤速为5～10m/h；

A9)超滤时，操作压力为0.2～0.4Mpa；

A10)超滤时，清洁水回收率≥90％(v/v)；

A11)反渗透时，反渗透膜的膜通量为13～30LMH。

7.根据权利要求1所述的玻纤废水回用处理方法，其特征在于，还包括如下技术特征中的至少一个：

B1)好氧生物反应时，曝气装置选自盘式曝气器、管式曝气器、单孔膜曝气器、粗孔曝气器、转碟曝气器中的至少一种；

B2)臭氧氧化时，在臭氧催化氧化反应器中进行，反应池内设置钛合金曝气器；

B3)过滤时，过滤方式选自砂滤、多介质过滤、纤维球过滤或活性炭过滤中的至少一种；

B4)吸附时，吸附介质选自活性炭、活性氧化铝、沸石或腐植酸系中的至少一种；

B5)超滤时，所述超滤膜选自管式超滤膜、板框式超滤膜、卷式超滤膜、中空纤维式超滤膜中的至少一种；

B6)超滤产生的浓水返回一级絮凝沉淀步骤；

B7)反渗透时，所述渗透膜选自碟管式反渗透膜、纤维式反渗透膜、卷式反渗透膜、板框式反渗透膜中的至少一种；

B8)反渗透时，操作压力为0.5～2Mpa；

B9)反渗透膜的清洁水回收率为70～75％(v/v)。

8.一种玻纤废水回用处理系统，其特征在于，包括依次连接的一级絮凝沉淀池、好氧生物处理系统、二级絮凝沉淀池、臭氧氧化系统、曝气生物滤池、过滤系统、吸附系统、超滤系统、反渗透系统；

所述一级絮凝沉淀池用于对废水原水进行絮凝沉淀；

所述好氧生物处理系统用于对所述一级絮凝沉淀池的出水进行生化处理；

所述二级絮凝沉淀池用于对好氧生物处理系统出水进行絮凝沉淀；

所述臭氧氧化系统用于对所述二级絮凝沉淀池的出水进行臭氧氧化处理；

所述曝气生物滤池用于对所述臭氧氧化系统的出水进行曝气膜生物反应处理；

所述过滤系统用于对所述曝气生物滤池的出水进行过滤处理；

所述吸附系统用于对所述过滤系统的出水进行吸附处理；

所述超滤系统用于对所述吸附系统的出水进行超滤处理；

所述反渗透系统用于对所述超滤系统的出水进行反渗透处理。

9.根据权利要求8所述的玻纤废水回用处理系统，其特征在于，所述好氧生物处理系统装填填料并采用曝气装置。

10.根据权利要求8所述的玻纤废水回用处理系统，其特征在于，所述臭氧氧化系统包括臭氧发生装置、臭氧尾气破坏装置、臭氧曝气装置。