溶聚丁苯橡胶污水预处理工艺研究与工程应用

王静丽

（中国石油独山子石化分公司乙烯厂，新疆克拉玛依 833699）

溶聚丁苯橡胶（SSBR）兼具抗湿滑性和滚动阻力低等综合性能，其生产工艺与乳聚丁苯橡胶（ESBR）相比，具有装置适应能力强、胶种多样化、单体转化率高、排污量小、聚合助剂品种少等特征。为提高其性能，在生产过程中添加一定量的Orotan（聚羧酸钠溶液）分散剂，这种工艺在国内炼化企业使用时，致使装置排污废水中含有一定浓度的分散剂，随着其他工业废水直接引入污水处理厂进行处理，经常引起微气泡曝气及生化处理单元产生大量泡沫，而使活性污泥或生物载体与空气、水体隔离而影响有机污染物的降解。若不选择有效的污水处理工艺技术，则会影响整个企业的污水处理效率。

1 水质情况及处理工艺选择

某石化公司溶聚丁苯橡胶装置排放污水的主要污染物成分为聚羧酸盐，该物质是一种强表面活性剂，且不可生物降解，易发泡，具有一定的生物抑制性，若不经预处理就直接引入污水处理厂进行处理会对微气泡曝气单元、生化处理单元产生冲击。目前，国内外对于表面活性剂废水处理方法主要有泡沫分离法、吸附法、混凝沉降法、膜分离法、催化氧化法和生物法等。而絮凝沉降法作为一种应用广泛、价格低廉的处理方法在水处理技术中得到了普遍的应用，它能够极大地提高水处理的效率。

1.1 实验过程及现象

针对溶聚丁苯橡胶污水水质特性，组合投加“PAC+PAM”助剂，开展絮凝实验，并分别对絮凝沉降后的上清液、沉积物过滤后的水样进行发泡性分析。

由图1可以看出，组合投加助剂对丁苯橡胶外排污水的絮凝效果明显，可见大量絮体，矾花较大，沉降速度快。

图1 不加和投加助剂的絮凝搅拌过程现象

上清液发泡性实验分析。将絮凝沉降后的实验污水样上清液进行曝气（空气）鼓泡，其污水和原水的发泡对比见图2。

图2 曝气和停止曝气的鼓泡实验现象

图2左边烧杯水样为该污水的原水，右边烧杯水样为絮凝沉降后的上清液，曝气时原水极易产生大量的白色密集泡沫，随曝气自动溢出烧杯，停止曝气后泡沫很难消失；絮凝沉降后的上清液经曝气产生少量气泡，停止曝气后气泡迅速消失。

絮凝沉积物发泡性实验分析。将絮凝沉降后不过滤沉积物的污水样直接进行曝气（空气）鼓泡，水样无明显泡沫，与丁苯原水发泡比较效果十分明显，实验现象见图3。

图3 絮凝沉降后不过滤直接曝气的鼓泡实验现象

絮凝沉降物离心分离后发泡性实验分析

将絮凝沉积物通过离心机以高转速离心分离后，絮凝沉积物与污水分离明显，分离出来的污水在曝气情况下无明显泡沫，与自来水的发泡性几乎一致，实验过程及现象见图4、图5。

1.2 实验结论

针对该溶聚丁苯橡胶污水的特殊性质及实际排放状况，综合分析考虑，最终确定采用高效气能絮凝+絮体分离技术作为预处理工艺。结果表明，该组合处理工艺对此类丁苯橡胶污水处理效果稳定，操作简单，且具有很强的耐冲击负荷能力，处理出水可达到规定标准的要求。污水水质及排放标准可达到表1要求。

图4 絮凝沉积物离心分离情况

图5 自来水与离心分离污水样（在曝气和停止曝气条件下）的发泡实验现象

表1 设计进出水水质标准

2 污水预处理工艺工程设计

2.1 污水预处理工艺流程

丁苯橡胶废水首先排入原水池。原水池出水通过气能絮凝进水泵提升至气能絮凝装置，并依次投加阳离子PAM、阴离子PAM 等。气能絮凝进水、药剂及压缩空气等在涡流三相混合器内对气、水、固三相混合后，一步完成药剂分子拉伸提效、絮凝搅拌（污染物捕集）、絮体形成、气泡晶核生成和超轻中空化絮体形成，最后在爆炸腔进行释放，捕集了污染物的絮体随气泡慢慢上浮至水面，在上浮的过程中，压力逐渐减小，气泡慢慢变大，絮体中的水分被进一步挤出，最终在分离室形成低含水率的浮渣，经刮渣机刮至渣槽。分离室底部装有放空（排泥）阀，可定期将分离室底部的污泥排出。气能絮凝出水自流进入出水池，再经污水厂处理后回用。气能絮凝渣槽内的浮渣落至储渣槽，储渣槽底部滤出水回流至原水池再次处理，上部浮渣定期外运焚烧处理。该溶聚丁苯橡胶污水处理工艺流程如图6所示。

图6 污水处理工艺流程示意图

2.2 气能絮凝装置技术原理

高效气能絮凝装置采用涡流三相混合器作为核心部件，一步完成药剂分子拉伸提效、混凝絮凝搅拌（污染物捕集）、絮体形成、气泡晶核生成和超轻中空化絮体形成，气能絮凝装置可有效去除污水中分散的细小悬浮物、油及乳化液、COD 等。反应过程示意图图7：

图7 絮凝过程反应示意图

逐渐形成的絮体在压力形态下为固液气三态混合物，压力降低时，絮体中的溶气释放长大，将絮体中的水分挤出，气体和固体絮体形成多孔中空形态，含水率显著降低同时自身比重越来越轻，可以不借助外力自行上浮，最终形成浮渣被刮除。浮渣产生情况效果图见图8。

图8 该工艺现场浮渣产生情况效果图

2.3 主体构造及配套设备技术参数

该处理装置主体为一体化集成撬装供应，单套50m3/h，共两套，不锈钢材质，单套设备净尺寸为6 200mm×2 400mm× 2 800mm。如图9所示，装置为一体化集成撬装装置，整体安装在撬式基座上，装置附带自动加药系统（如混凝剂、阳离子PAM、阴离子PAM）、提升泵、加药泵、三相涡流混合器及其他辅助设备等。

图9 污水气浮处理装置撬装设备示意图

3 系统运行情况

该集成工艺经过三个月的调试运行标定后，实行100m3/h的满负荷运行，出水监测数据的合格率为100%，达到设计工况。正常生产期间（一年来运行数据均值）运行效果详见表2。

表2 工艺工程运行效果（均值） （mg/L）

由表2可以看出，该集成工艺对溶聚丁苯橡胶废水具有很好的处理效果，出水达到规定指标要求。

4 结论

该工艺工程实际应用表明，采用高效气能絮凝+絮体分离技术作为预处理工艺处理此类易发泡溶聚丁苯橡胶外排污水，净化后的废水无明显发泡性，工艺流程周期短，系统运行稳定，处理效果好。

从运行效果综合分析，本工程项目成功解决了污水厂污水处理系统微气泡曝气及生化处理单元的泡沫问题。一体化集成撬装设备，具有占地面积小，维护操作简单，处理效果稳定，便于现场管理等优点。