酸析—蒸發(fā)—氧化—生化處理橡膠助劑廢水

杜 虎

(南京大學(xué)鹽城環(huán)保技術(shù)與工程研究院，江蘇 鹽城 224000)

硫化促進劑作為橡膠助劑的一個分支，其生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量含鹽高、難降解的廢水。寧夏某化工企業(yè)生產(chǎn)MBT (M) 、CBS、TBBS (NS)等產(chǎn)品。企業(yè)原有廢水處理工藝為蒸發(fā)+稀釋后進生化調(diào)節(jié)池。由于廢水中存在一些有毒有害物質(zhì)，即使稀釋后進生化系統(tǒng)，也時常導(dǎo)致生化系統(tǒng)出水無法穩(wěn)定達標。本文以該企業(yè)生產(chǎn)廢水為例，在原有廢水處理工藝基礎(chǔ)上進行改進，探究酸析+蒸發(fā)+氧化+生化組合工藝對橡膠助劑生產(chǎn)廢水的處理效果。

1 項目概況

1.1 廢水進出水水質(zhì)信息

實驗廢水來自企業(yè)生產(chǎn)過程中排放的廢水，水樣為無色澄清透明。相應(yīng)的進出水水質(zhì)如表1所示。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)

1.2 工藝流程

企業(yè)原有的工藝：蒸發(fā)+稀釋后進生化，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有環(huán)保的要求。根據(jù)試驗，結(jié)合以往的工程經(jīng)驗，對現(xiàn)有的工藝流程進行改進。新的工藝流程如圖1所示(新增了氧化單元以及水解酸化單元)。

圖1 廢水處理流程圖

原有工藝中，廢水直接進入蒸發(fā)器實現(xiàn)固液分離，蒸發(fā)冷凝水經(jīng)稀釋后進入生化單元。原有工藝存在兩方面問題：原水直接進入蒸發(fā)器，廢水中存在一些有機物容易導(dǎo)致蒸發(fā)器結(jié)垢，且蒸發(fā)冷凝液中存在有害物質(zhì)，造成后續(xù)生化系統(tǒng)不穩(wěn)定[1]。變更后的工藝采用HCl來調(diào)節(jié)pH。廢水中存在一些有機物，這些物質(zhì)經(jīng)過酸析步驟后會從廢水中析出，經(jīng)過分離過濾后，COD得以降低，降低后續(xù)單元的運行負荷。同時此部分物質(zhì)可以作為原料回用到前端生產(chǎn)工藝當中[2-3]。

經(jīng)檢測，蒸發(fā)冷凝液中出了苯胺類物質(zhì)，還存在其它環(huán)類有機物。通過氧化以及水解酸化單元處理后，降低水中微生物毒害性，無須稀釋后便可進入后續(xù)生化單元進行處理，冷凝水經(jīng)過生化單元處理后可以達到排放要求[4]。

1.3 各構(gòu)筑物運行參數(shù)

組合工藝各單元構(gòu)筑物運行參數(shù)如表2所示。

表2 構(gòu)筑物運行參數(shù)

1.4 分析方法

COD測定采用重鉻酸鉀法；氨氮測定采用納氏試劑比色法；TN測定采用紫外分光光度法。

2 結(jié)果與討論

改造后的系統(tǒng)調(diào)試于2020年6月30日進入穩(wěn)定期，對各個處理單元的出水水質(zhì)進行檢測。連續(xù)監(jiān)測3個月，選取COD、氨氮、總氮作為評價指標。

2.1 系統(tǒng)對COD 的去除效果

由表3可知，在系統(tǒng)的平均進水COD為由7 900 mg/L降低為最終出水的255 mg/L，對應(yīng)的COD去除率依次為96.7%。

表3 實際進出水水質(zhì) ρ/mg·L-1

廢水經(jīng)過酸析處理后，析出的有機物被回收，這部分有機物可以回用;然后經(jīng)過蒸發(fā)單元將水中的鹽分與用水進行分離，冷凝液進入氧化單元去除苯胺以及其它雜環(huán)有機物[5]；再后進入水解酸化單元提高廢水的可生化性；最后經(jīng)過原有2級A/O單元處理后，達到排放標準。

由表3可知，雖然進水存在一定波動，但是最終出水COD較為穩(wěn)定，說明該系統(tǒng)對廢水具有一定的抗沖擊性。原因在于：一方面，采用酸析以及氧化工藝，降低了廢水中有毒物質(zhì)對生化系統(tǒng)的沖擊；另一方面，水解酸化提高了后續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用厭氧+好氧組合工藝能夠提高整個系統(tǒng)的抗沖擊性，使得微生物在運行過程中，性能逐漸達到穩(wěn)定狀態(tài)[6]。

2.2 系統(tǒng)對氨氮的去除效果

由表3可知，系統(tǒng)運行后，平均氨氮由233 mg/L降低為24 mg/L,對應(yīng)的氨氮去除率為89.7%。廢水中的氨氮脫除主要依靠兩級A/O工藝來實現(xiàn)，最終結(jié)果表明，A/O單元能夠穩(wěn)定去除水中的多數(shù)氨氮。

2.3 系統(tǒng)對于TN的去除效果

由表3可知，平均TN由進水的273 mg/L降低為出水的28 mg/L,對應(yīng)的TN去除率為89.7%。一部分難以去除的TN通過前端的酸析+蒸發(fā)+氧化得以去除，剩余的TN多數(shù)為氨氮，由后端的生化系統(tǒng)去除。

3 系統(tǒng)的運行分析

系統(tǒng)正常運行后,各個單元的去除率相對穩(wěn)定,A/O單元的微生物相對穩(wěn)定，出水的水質(zhì)較為穩(wěn)定，達到預(yù)期目標。整個過程中，COD的去除主要靠前端預(yù)處理的酸析蒸發(fā)以及氧化工藝，TN的去除主要依托生化工段的處理。同時對整個系統(tǒng)的運行成本進行分析，處理每噸廢水的成本為10.5元。

4 結(jié)論

1)采用采用酸析+蒸發(fā)+氧化+生化組合工藝對橡膠助劑生產(chǎn)廢水進行了處理，整套工藝使得廢水的平均COD由7 900 mg/L降低為255 mg/L,平均氨氮由233 mg/L降低為24 mg/L,平均TN由273 mg/L降低為28 mg/L，能夠達到排放要求。

2)酸析工藝能夠去除COD,同時還實現(xiàn)了廢水中部分有機物的資源化利用。

3)水解酸化池提高了廢水的可生化性，通過后端的兩級A/O工藝將廢水中的大部分氨氮去除。