达标橡胶废水的深度处理回用

赵 辉，程学文，刘 正，栾金义

(中国石化 北京化工研究院环保所，北京 100013)

达标橡胶废水的深度处理回用

赵 辉，程学文，刘 正，栾金义

(中国石化 北京化工研究院环保所，北京 100013)

采用“催化氧化—混凝沉淀—多介质过滤—超滤—反渗透”处理工艺，对某厂达标橡胶废水进行深度处理中试试验研究。试验结果表明，各处理单元均能达到预期处理效果，系统出水水质优于当地地下水及循环水补水指标，废水回用产生的经济效益为0.96元/m3。

橡胶废水;达标排放;深度处理;回用;废水处理

在合成橡胶生产过程中产生的废水排放量大、毒性强，如不经处理直接排放会严重污染生态环境。由于橡胶废水的水质复杂［1－2］、有机物含量高，因此处理难度大。目前，合成橡胶废水的处理方法［3］主要有混凝沉降法［4］、混凝气浮法［5］、电化学法［6－7］、生物法［8－10］等。

橡胶企业是石化工业中用水、排水大户之一，随着企业的发展，生产用水日趋紧张，废水达标排放已不是企业的最终环保目标。废水深度处理回用的方式是节水减排的有效途径之一。但是目前对于橡胶废水的回用，只停留在试验阶段［9－10］，工业化装置的投产运行未见报道。

本工作开发了一套橡胶废水深度处理工艺，对某厂达标橡胶废水进行深度处理的中试试验研究，为进一步推进橡胶废水的工业化回用提供实施依据。

1 废水概况与处理工艺

1.1 废水概况

某橡胶厂废水主要包含丁苯橡胶和顺丁橡胶生产废水，废水排放量为150 m3/h，采用的废水处理流程为:流量为40 m3/h的丁苯橡胶废水经气浮后与流量为110 m3/h的顺丁橡胶废水在管道中混合，沉淀隔油后，进入废水处理场，经厌氧酸化—好氧处理后达标排海。达标外排废水具体水质见表1。

1.2 处理工艺

橡胶厂达标外排废水中的有机物大部分为难生化降解有机物，因此选用催化氧化为主体预处理工艺。达标橡胶废水深度处理工艺流程见图1。高效混凝沉淀单元主要去除催化氧化单元带入的铁以及水中的金属物质;多介质过滤器(MMF)主要去除悬浮物，以降低超滤(UF)进水的浊度;UF单元主要去除水中微小悬浮物、胶体以及细菌;反渗透(RO)单元去除大部分的有机物和无机盐类，使出水能够达到回用水及后续处理工艺对水质的要求。现场试验以RO清洗为一个周期，设定压力上涨10%以上或产水量下降10%以上为化学清洗条件，共运行了1个周期。

表1 橡胶厂达标外排废水水质

图1 达标橡胶废水深度处理工艺流程

各处理单元具体运行参数在前期试验过程中已优化，稳定运行参数具体如下。催化氧化装置处理量为3.7 m3/h，设备规格为 Φ2 000 mm ×3 000 mm，停留时间为 60 min，药剂加入量为:m(纯H2O2)∶m(TOC)为3.5，m(Fe2+)∶m(纯 H2O2)为0.5。高效混凝沉淀—MMF单元主要加碱混凝去除催化氧化单元中引入的铁及其他金属元素，还包括大部分的悬浮物，降低UF进水的浊度。催化氧化出水用NaOH调节pH至10.5，进入高效混凝沉淀装置，高效混凝沉淀装置处理量为3 m3/h，设备规格为2 300 mm×1 500 mm×2 800 mm，混合时间为3～4 s，絮凝时间为40 min，斜板沉淀池上升流速为1.3 m/h。MMF 处理量为2.8 m3/h，设备规格为Φ700 mm ×1 600 mm，滤速为7.3 m/h。UF膜选用UF－IMT－8060型聚醚砜，设计通量83 L/(m2·h)，反洗周期为30 min。RO膜选用BW30－365型聚酰胺复合膜，设计通量18 L/(m2·h)，采用恒流运行方式，设计回收率为65%。

2 运行结果与讨论

2.1 催化氧化单元

催化氧化对TOC的去除效果见图2。由图2可见，TOC由进水的25～40 mg/L减小到催化氧化出水的17～25 mg/L，TOC去除率约为30%。

2.2 高效混凝沉淀—MMF单元

高效混凝沉淀—MMF单元对污染物的去除效果见表2。从表2可以看出，高效混凝沉淀—MMF单元对浊度和铁的去除效果很好，浊度的去除率为97%，铁的去除率为98%，锶的去除率为28%。浊度的降低减小了悬浮物对UF的影响，铁、锶金属元素的降低，削弱了对RO膜的影响。

图2 催化氧化对TOC的去除效果

表2 高效混凝沉淀—MMF单元对污染物的去除效果

2.3 UF 单元

UF运行压力及出水流量随运行时间的变化曲线见图3。由图3可见，UF的初始运行压力为8.0 kPa，整个运行过程中，运行压力在 7.5～11.0 kPa之间波动，出水流量基本保持在2.2～2.3 m3/h。在试验周期当中，UF可连续稳定运行2个月以上，并基本保持初始运行通量和压力。

UF单元对浊度有进一步的去除，进水浊度的平均值为0.3 NTU，由于便携式浊度仪的最低检出线为0.1 NTU，UF 出水的浊度均小于 0.1 NTU，这说明UF对浊度的平均去除率在60%以上。UF出水污泥指数(SDI)均小于 3.0，大部分在 0.5 ～1.0之间。UF出水浊度及SDI值均满足RO进水的要求。

图3 UF运行压力及出水流量随运行时间的变化曲线

2.4 RO 单元

RO运行压力随运行时间的变化曲线见图4。从图4可以看出，在试验周期当中，RO运行压力从稳定运行初期的0.90 MPa上升到1.10 MPa，压力上升22%，按照试验设计，对RO膜进行化学清洗;经化学清洗后，运行压力能够恢复到初始值0.90 MPa左右。

图4 RO运行压力随运行时间变化曲线

RO对有机物、无机盐等物质均有较好的去除效果。RO出水主要指标见表3。

由表3可见:RO作为脱盐单元对电导率的脱除效果非常好，进水电导率为3 800～4 800 μs/cm，经RO处理后，电导率降至30～80 μs/cm;总硬度从80～100 mg/L降至未检出;总碱度从40 mg/L降至20 mg/L以下，去除率大于50%;ρ(可溶硅)从3.78～8.18 mg/L 降至 0.5 mg/L 以下，去除率85%以上;TOC从13～20 mg/L降至0.5 mg/L以下，去除率95%以上;ρ(Cl－)从 200 ～250 mg/L 降至5 mg/L以下，去除率97%以上;ρ(SO2－4)从1 000～1 200 mg/L降至未检出。试验结果表明RO对总硬度、ρ(可溶硅)、TOC、ρ(Cl－)和ρ(SO2－4)去除较彻底，而对总碱度的去除效果较差。

表3 RO出水主要指标

3 经济技术分析

达标橡胶废水深度处理回用系统处理效果见表4。

表4 达标橡胶废水深度处理回用系统处理效果

由表4可见，系统出水水质与新鲜水相比，除含微量有机物和油以外，其他指标均优于厂方取用新鲜水;与循环水补水水质指标相比，RO出水水质的各项指标均明显优于循环水补水的水质指标。

当地的新鲜水单价为2.00元/m3，排污费为3.00元/m3，整套系统的运行费用为 4.04 元/m3，因此废水回用产生的经济效益为0.96元/m3。该废水深度处理回用系统在达到节水减排目标的同时，也创造了经济效益。

4 结论

采用“催化氧化—混凝沉淀—MFF—UF—RO”工艺深度处理达标橡胶废水，系统出水水质与新鲜水相比，除含微量有机物和油以外，其他指标均优于厂方取用新鲜水;与循环水补水水质指标相比，RO出水水质的各项指标均明显优于循环水补水的水质指标，可以回用于生产过程。

催化氧化是深度处理工艺的主要预处理手段，可有效去除达标橡胶废水中的难生化降解有机物，TOC去除率约为30%，有效保证了RO系统的稳定运行。

该系统的运行费用为4.04元/m3，当地新鲜水单价为2.00 元/m3，排污费为3.00 元/m3，废水回用产生的经济效益为0.96元/m3。

［1］ 尤作亮，蒋红花，李新运.橡胶废水的有机成分及其去除特点研究［J］.上海环境科学，1996，15(4):25－27，30.

［2］ 薛慧峰，赵家林，赵旭涛，等.丁苯橡胶废水中有机物的定性分析［J］.分析化学，2006，34(9):141－144.

［3］ 徐怡珊，董屹.合成橡胶生产废水处理技术［J］.化工环保，2002，22(1):19 －22，23.

［4］ 刘珉筠，梅教宗.生产丁苯、丁腈橡胶及乳胶的废水处理［J］.合成橡胶工业，1987，10(3):185－188.

［5］ 田金质.合成橡胶生产污水处理新工艺［J］.环境保护，1995，36(12):15 －17.

［6］ 杨晓静.电解絮凝法处理橡胶废水［J］.工业水处理，1999，19(3):26 －27.

［7］ 李淑花.Fenton法处理拉开粉废水的实验研究［J］.石化技术与应用，2008，26(1):70 －72.

［8］ 尚宪富.丁苯橡胶污水生化处理中型试验技术总结［J］.兵工环保，1995，(3):14 －18.

［9］ 尤作亮，刘厚凤.橡胶工业废水深度处理的试验研究［J］.中国给水排水，1998，14(1):11－13.

［10］ 尤作亮.反渗透处理橡胶工业废水的研究［J］.水处理技术，1996，22(5):290 －293.

Advanced Treatment and Reuse of Permitted Discharge Wastewater from Rubber Production

Zhao Hui，Cheng Xuewen，Liu Zheng，Luan Jinyi

(Environmental Protection Research Institute，BRICI，SINOPEC，Beijing 100013，China)

The pilot-scale test was carried out for advanced treatment of permitted discharge wastewater from a rubber production plant using the process of“catalytic oxidation－coagulation and sedimentation－multi－medium filtration－ultrafiltration－reverse osmosis”.The test results show that:Each unit can achieve the anticipated treatment effect;The final effluent quality is better than that of local groundwater and the standards for circulating cooling make-up water;The economic benefit of wastewater reuse is 0.96 yuan/m3.

rubber production wastewater;permitted discharge;advanced treatment;reuse;wastewater treatment

X703

A

1006－1878(2011)06－0524－04

2011－06－05;

2011－07－27。

赵辉(1978—)，女，吉林省吉林市人，硕士，工程师，主要从事污水治理及回用等工作。电话 010－59202215，电邮 zhaohui.bjhy@sinopec.com。

(编辑 张艳霞)