溶聚丁苯橡膠污水預處理工藝研究與工程應用

王靜麗

（中國石油獨山子石化分公司乙烯廠，新疆克拉瑪依 833699）

溶聚丁苯橡膠（SSBR）兼具抗濕滑性和滾動阻力低等綜合性能，其生產工藝與乳聚丁苯橡膠（ESBR）相比，具有裝置適應能力強、膠種多樣化、單體轉化率高、排污量小、聚合助劑品種少等特征。為提高其性能，在生產過程中添加一定量的Orotan（聚羧酸鈉溶液）分散劑，這種工藝在國內煉化企業使用時，致使裝置排污廢水中含有一定濃度的分散劑，隨著其他工業廢水直接引入污水處理廠進行處理，經常引起微氣泡曝氣及生化處理單元產生大量泡沫，而使活性污泥或生物載體與空氣、水體隔離而影響有機污染物的降解。若不選擇有效的污水處理工藝技術，則會影響整個企業的污水處理效率。

1 水質情況及處理工藝選擇

某石化公司溶聚丁苯橡膠裝置排放污水的主要污染物成分為聚羧酸鹽，該物質是一種強表面活性劑，且不可生物降解，易發泡，具有一定的生物抑制性，若不經預處理就直接引入污水處理廠進行處理會對微氣泡曝氣單元、生化處理單元產生沖擊。目前，國內外對于表面活性劑廢水處理方法主要有泡沫分離法、吸附法、混凝沉降法、膜分離法、催化氧化法和生物法等。而絮凝沉降法作為一種應用廣泛、價格低廉的處理方法在水處理技術中得到了普遍的應用，它能夠極大地提高水處理的效率。

1.1 實驗過程及現象

針對溶聚丁苯橡膠污水水質特性，組合投加“PAC+PAM”助劑，開展絮凝實驗，并分別對絮凝沉降后的上清液、沉積物過濾后的水樣進行發泡性分析。

由圖1可以看出，組合投加助劑對丁苯橡膠外排污水的絮凝效果明顯，可見大量絮體，礬花較大，沉降速度快。

圖1 不加和投加助劑的絮凝攪拌過程現象

上清液發泡性實驗分析。將絮凝沉降后的實驗污水樣上清液進行曝氣（空氣）鼓泡，其污水和原水的發泡對比見圖2。

圖2 曝氣和停止曝氣的鼓泡實驗現象

圖2左邊燒杯水樣為該污水的原水，右邊燒杯水樣為絮凝沉降后的上清液，曝氣時原水極易產生大量的白色密集泡沫，隨曝氣自動溢出燒杯，停止曝氣后泡沫很難消失；絮凝沉降后的上清液經曝氣產生少量氣泡，停止曝氣后氣泡迅速消失。

絮凝沉積物發泡性實驗分析。將絮凝沉降后不過濾沉積物的污水樣直接進行曝氣（空氣）鼓泡，水樣無明顯泡沫，與丁苯原水發泡比較效果十分明顯，實驗現象見圖3。

圖3 絮凝沉降后不過濾直接曝氣的鼓泡實驗現象

絮凝沉降物離心分離后發泡性實驗分析

將絮凝沉積物通過離心機以高轉速離心分離后，絮凝沉積物與污水分離明顯，分離出來的污水在曝氣情況下無明顯泡沫，與自來水的發泡性幾乎一致，實驗過程及現象見圖4、圖5。

1.2 實驗結論

針對該溶聚丁苯橡膠污水的特殊性質及實際排放狀況，綜合分析考慮，最終確定采用高效氣能絮凝+絮體分離技術作為預處理工藝。結果表明，該組合處理工藝對此類丁苯橡膠污水處理效果穩定，操作簡單，且具有很強的耐沖擊負荷能力，處理出水可達到規定標準的要求。污水水質及排放標準可達到表1要求。

圖4 絮凝沉積物離心分離情況

圖5 自來水與離心分離污水樣（在曝氣和停止曝氣條件下）的發泡實驗現象

表1 設計進出水水質標準

2 污水預處理工藝工程設計

2.1 污水預處理工藝流程

丁苯橡膠廢水首先排入原水池。原水池出水通過氣能絮凝進水泵提升至氣能絮凝裝置，并依次投加陽離子PAM、陰離子PAM 等。氣能絮凝進水、藥劑及壓縮空氣等在渦流三相混合器內對氣、水、固三相混合后，一步完成藥劑分子拉伸提效、絮凝攪拌（污染物捕集）、絮體形成、氣泡晶核生成和超輕中空化絮體形成，最后在爆炸腔進行釋放，捕集了污染物的絮體隨氣泡慢慢上浮至水面，在上浮的過程中，壓力逐漸減小，氣泡慢慢變大，絮體中的水分被進一步擠出，最終在分離室形成低含水率的浮渣，經刮渣機刮至渣槽。分離室底部裝有放空（排泥）閥，可定期將分離室底部的污泥排出。氣能絮凝出水自流進入出水池，再經污水廠處理后回用。氣能絮凝渣槽內的浮渣落至儲渣槽，儲渣槽底部濾出水回流至原水池再次處理，上部浮渣定期外運焚燒處理。該溶聚丁苯橡膠污水處理工藝流程如圖6所示。

圖6 污水處理工藝流程示意圖

2.2 氣能絮凝裝置技術原理

高效氣能絮凝裝置采用渦流三相混合器作為核心部件，一步完成藥劑分子拉伸提效、混凝絮凝攪拌（污染物捕集）、絮體形成、氣泡晶核生成和超輕中空化絮體形成，氣能絮凝裝置可有效去除污水中分散的細小懸浮物、油及乳化液、COD 等。反應過程示意圖圖7：

圖7 絮凝過程反應示意圖

逐漸形成的絮體在壓力形態下為固液氣三態混合物，壓力降低時，絮體中的溶氣釋放長大，將絮體中的水分擠出，氣體和固體絮體形成多孔中空形態，含水率顯著降低同時自身比重越來越輕，可以不借助外力自行上浮，最終形成浮渣被刮除。浮渣產生情況效果圖見圖8。

圖8 該工藝現場浮渣產生情況效果圖

2.3 主體構造及配套設備技術參數

該處理裝置主體為一體化集成撬裝供應，單套50m3/h，共兩套，不銹鋼材質，單套設備凈尺寸為6 200mm×2 400mm× 2 800mm。如圖9所示，裝置為一體化集成撬裝裝置，整體安裝在撬式基座上，裝置附帶自動加藥系統（如混凝劑、陽離子PAM、陰離子PAM）、提升泵、加藥泵、三相渦流混合器及其他輔助設備等。

圖9 污水氣浮處理裝置撬裝設備示意圖

3 系統運行情況

該集成工藝經過三個月的調試運行標定后，實行100m3/h的滿負荷運行，出水監測數據的合格率為100%，達到設計工況。正常生產期間（一年來運行數據均值）運行效果詳見表2。

表2 工藝工程運行效果（均值） （mg/L）

由表2可以看出，該集成工藝對溶聚丁苯橡膠廢水具有很好的處理效果，出水達到規定指標要求。

4 結論

該工藝工程實際應用表明，采用高效氣能絮凝+絮體分離技術作為預處理工藝處理此類易發泡溶聚丁苯橡膠外排污水，凈化后的廢水無明顯發泡性，工藝流程周期短，系統運行穩定，處理效果好。

從運行效果綜合分析，本工程項目成功解決了污水廠污水處理系統微氣泡曝氣及生化處理單元的泡沫問題。一體化集成撬裝設備，具有占地面積小，維護操作簡單，處理效果穩定，便于現場管理等優點。