低氧生化工藝處理ABS與丙烯腈生產廢水的研究

摘要：丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，ABS）與丙烯腈生產廢水含有難降解的雜環化合物，同時含有有毒物質，有機氮含量高，處理難度大。遼寧省某石化企業采用低氧生化工藝處理ABS與丙烯腈生產廢水，項目運行后，出水水質穩定，優于設計標準。

關鍵詞：低氧生化工藝；丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）；丙烯腈；生產廢水；處理

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-0-03

Research on Low Oxygen Biochemical Process for Treating ABS and Acrylonitrile Production Wastewater

Abstract： Acrylonitrile-Butadiene-Styrene （ABS） and acrylonitrile production wastewater contain difficult to degrade heterocyclic compounds， toxic substances， high organic nitrogen content， and difficult treatment. A petrochemical enterprise in Liaoning province adopts a low oxygen biochemical process to treat ABS and acrylonitrile production wastewater， after the project is put into operation， the effluent quality is stable and better than the design standards.

Keywords： low oxygen biochemical process; Acrylonitrile-Butadiene-Styrene （ABS）; acrylonitrile; production wastewater; treatment

丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，ABS）樹脂是丙烯腈、苯乙烯、丁二烯的三種單體聚合而成的一種耐沖擊性熱塑性樹脂[1]。ABS生產廢水含有大量的乳膠懸浮物，污染物種類多，可生化性差。丙烯腈是合成材料的重要化工原料[2]。丙烯腈生產廢水處理難度大，含有毒性污染物，具有多種難降解成分。根據遼寧省某石化企業ABS及丙烯腈生產廢水水質特征，污水預處理站采用低氧生化工藝處理該類廢水，各單元穩定運行，出水水質優于設計標準。

1 ABS與丙烯腈生產廢水水質特征

1.1 ABS生產廢水

目前，世界上工業裝置應用較多的ABS樹脂生產工藝為乳液接枝摻混法及連續本體聚合法。其中，根據苯乙烯-丙烯腈共聚物（Styrene-Acrylonitrile，SAN）共聚工藝的不同，乳液接枝摻混法分為乳液接枝-乳液SAN摻混法、乳液接枝-懸浮SAN摻混法、乳液接枝-本體SAN摻混法[3]。

本項目采用的為乳液接枝-本體SAN摻混法。ABS生產廢水主要有丁二烯合成階段的乳膠廢水、接枝共聚階段的洗釜廢水及離心廢水、SAN聚合階段的洗釜及造粒廢水、摻混階段的真空廢水。根據生產流程及運行情況，混合廢水有機物含量高，含有難生物降解的雜環類有機物；懸浮物含量高，主要為乳膠類物質，具有自凝聚作用；水質和水量波動大，污水可生化性一般；污水含有一定的氰化物，有生物毒性，有機氮含量較高。

1.2 丙烯腈生產廢水

丙烯腈生產工藝主要有乙炔法、環氧乙烷法、丙烷氨氧化法和丙烯氨氧化法等。目前，乙炔法及環氧乙烷法因各自缺點均已被淘汰，國內外采用的主流工藝為丙烷氨氧化法和丙烯氨氧化法。本項目采用丙烯氨氧化法。丙烯氨氧化法是以丙烯（C3H6）、氨（NH3）和空氣為原料，在催化劑的作用下生成丙烯腈（C3H3N）[4]。主要副產物為氫氰酸、乙腈、丙烯醛和二氧化碳等。

丙烯腈生產廢水主要有急冷塔中的水洗液及四效蒸發裝置經輕有機物汽提塔處理后的外排廢水。丙烯腈生產廢水含有丙烯腈、乙腈和氫氰酸等有毒污染物，水質分析發現，污水含有吡啶、硫脲等含氮雜環化合物。廢水水質復雜，污染物種類多，可生化性差，含有氰化物等毒性污染物；含有難降解的含氮雜環化合物，有機氮含量高，化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）及總氮含量高。

2 ABS及丙烯腈生產廢水處理技術

2.1 ABS生產廢水處理技術

ABS生產廢水主要采用物化+生化組合工藝進行處理。根據水質特點，預處理以混凝/氣浮工藝為主，去除膠乳類懸浮物。生化工藝采用水解、厭氧好氧（Anaerobic Oxic，AO）、強化生化等方法進行生物脫氮除磷。但因ABS生產廢水的特殊性，當前工藝對含氮化合物的處理效果差，仍需要展開進一步研究。

2.2 丙烯腈生產廢水處理技術

國內外丙烯腈生產廢水的主要處理技術可分為物理法、化學法以及生物法[2]。其中，物理法有焚燒法、膜分離法等，化學法有芬頓氧化法、臭氧氧化法等，生物法有活性污泥法、膜生物反應器等。在實際應用中，以焚燒法及生化法為主。

2.3 低氧生化工藝

基于生化智能控制系統（Efficient Biological Integration System，EBIS）的低氧生化池分別由厭氧區、低氧曝氣區、空氣推流區和沉淀區等部分組成。厭氧區具有生物選擇功能，污水在循環流系統的前端與大比倍回流的泥水混合液混合均勻后進入低氧曝氣區，在低溶解氧及高回流比環境下利用微生物完成對COD、氨氮及總氮等污染物的有效去除。在循環流系統中，通過低溶解氧及高回流比實現污水處理的穩定達標。低氧曝氣區通過控制池內溶解氧含量在0.5 mg/L左右，進行同步硝化反硝化；通過空氣推流系統實現大比例混合液內循環，對進水進行稀釋，進水端與出水端污染物濃度梯度小，污染物負荷在系統內趨于平均化，使得溶解氧含量控制在較低水平，簡單可行；污染物負荷的均衡及溶解氧控制的穩定可以提升系統抗沖擊能力，為系統內微生物創造穩定的生長環境，提高微生物降解效率。

3 ABS及丙烯腈生產廢水的低氧生化處理效果分析

作為石化企業建設的煉化工程，本項目由兩部分組成。一是建設設計規模60萬t/a的ABS生產裝置及其配套裝置，二是設計規模26萬t/a的丙烯腈生產裝置及其配套裝置。生產廢水經過污水處理站處理后達到設計標準，排入園區污水處理廠繼續處理。污水處理站采用EBIS低氧生化系統作為主體工藝，運行效果穩定，出水水質優于設計標準。本項目設計進出水水質如表1所示。主要監測指標有水量、pH值、COD、生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）、懸浮物、氨氮、總氮、總氰化物、丙烯腈、氰根、水溫和石油類。

根據廢水處理工藝流程，ABS生產廢水首先在調節池調節水質水量，然后進入組合氣浮系統去除膠體及懸浮物，出水進入混合池，而丙烯腈生產廢水在調節池中調節水質水量后進入混合池，兩股水混合均勻，再泵至EBIS低氧生化系統。低氧生化系統通過控制低濃度溶解氧及高濃度污泥，有效降解廢水中COD、氨氮及總氮等。沉淀區泥水分離后，污泥回流至系統前端，清水匯入水池，然后外送至園區污水處理廠進一步處理。經運行數據分析，該污水處理站建成后，系統運行穩定，抗沖擊能力強，出水COD濃度小于100 mg/L，氨氮濃度小于5 mg/L，總氮濃度小于30 mg/L，均優于設計值。

3.1 COD處理效果分析

如圖1所示，ABS生產廢水COD濃度在1 360～2 380 mg/L，丙烯腈生產廢水COD濃度在1 460～2 460 mg/L，兩種廢水均波動劇烈。經調節池及混合池后，廢水波動緩解，為低氧生化系統創造穩定的微生物生長環境，進水COD濃度均值為1 800 mg/L，經低氧生化降解后，出水COD濃度均值為87 mg/L，平均去除率達到95%，遠低于出水設計值（300 mg/L）。低氧環境下存在的兼性菌提高難降解有機物的處理效果。

3.2 氨氮及總氮處理效果分析

如圖2、圖3所示，ABS生產廢水氨氮濃度為4～55 mg/L，總氮濃度為80～185 mg/L，氨氮占比為8.8%左右；丙烯腈生產廢水氨氮濃度為13～52 mg/L，總氮濃度為335～580 mg/L，氨氮占比為6.9%左右。兩種廢水中，有機氮均為總氮的主要組成部分。混合后，廢水總氮濃度均值為140 mg/L，低氧生化系統出水總氮濃度均值為22 mg/L，氨氮濃度均值為2.2 mg/L，總氮平均去除率達到84%，出水總氮濃度遠低于設計值（50 mg/L）。低氧生化系統對有機氮的氨化及同步硝化反硝化脫氮效果明顯。

4 結論

ABS及丙烯腈生產廢水含有難降解的雜環化合物，同時含有氰化物等毒性物質，有機氮含量高。針對水質特點，本項目采用低氧生化工藝，提高廢水處理能力。工程處理效果表明，主要出水指標的實際值均優于設計值，為低氧生化工藝在同類廢水處理項目中的工程化應用提供可靠范例。

參考文獻

1 張 琦，王 嚴，辛立坤.ABS廢水預處理技術[J].天津化工，2020（4）：31-33.

2 劉 喆.丙烯腈裝置廢水處理技術現狀及研究進展[J].當代化工研究，2022（12）：56-58.

3 劉麗娟.ABS樹脂廢水物化生化組合處理研究進展[J].廣東化工，2019（1）：113-114.

4 王 科，沈 崢，張 敏，等.丙烯腈廢水處理技術的研究進展[J].水處理技術，2014（2）：8-14.