酸析—蒸發—氧化—生化處理橡膠助劑廢水

杜 虎

(南京大學鹽城環保技術與工程研究院，江蘇 鹽城 224000)

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

1 項目概況

1.1 廢水進出水水質信息

實驗廢水來自企業生產過程中排放的廢水，水樣為無色澄清透明。相應的進出水水質如表1所示。

表1 設計進出水水質

1.2 工藝流程

企業原有的工藝：蒸發+稀釋后進生化，已經無法滿足現有環保的要求。根據試驗，結合以往的工程經驗，對現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，廢水直接進入蒸發器實現固液分離，蒸發冷凝水經稀釋后進入生化單元。原有工藝存在兩方面問題：原水直接進入蒸發器，廢水中存在一些有機物容易導致蒸發器結垢，且蒸發冷凝液中存在有害物質，造成后續生化系統不穩定[1]。變更后的工藝采用HCl來調節pH。廢水中存在一些有機物，這些物質經過酸析步驟后會從廢水中析出，經過分離過濾后，COD得以降低，降低后續單元的運行負荷。同時此部分物質可以作為原料回用到前端生產工藝當中[2-3]。

經檢測，蒸發冷凝液中出了苯胺類物質，還存在其它環類有機物。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生化單元進行處理，冷凝水經過生化單元處理后可以達到排放要求[4]。

1.3 各構筑物運行參數

組合工藝各單元構筑物運行參數如表2所示。

表2 構筑物運行參數

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 結果與討論

改造后的系統調試于2020年6月30日進入穩定期，對各個處理單元的出水水質進行檢測。連續監測3個月，選取COD、氨氮、總氮作為評價指標。

2.1 系統對COD 的去除效果

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

表3 實際進出水水質 ρ/mg·L-1

廢水經過酸析處理后，析出的有機物被回收，這部分有機物可以回用;然后經過蒸發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較為穩定，說明該系統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對生化系統的沖擊；另一方面，水解酸化提高了后續系統的穩定性。采用厭氧+好氧組合工藝能夠提高整個系統的抗沖擊性，使得微生物在運行過程中，性能逐漸達到穩定狀態[6]。

2.2 系統對氨氮的去除效果

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

2.3 系統對于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+氧化得以去除，剩余的TN多數為氨氮，由后端的生化系統去除。

3 系統的運行分析

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

4 結論

1)采用采用酸析+蒸發+氧化+生化組合工藝對橡膠助劑生產廢水進行了處理，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。