橡胶助剂生产废水预处理工艺优化途径

韩晴晴

(山东省单县人力资源和社会保障局，山东 菏泽 274300)

我国橡胶助剂产业历经几十年的发展，规模已经逐渐壮大，已经成为了全球第一的橡胶助剂生产国家，产量占据了全球比例的70%以上。由于橡胶助剂产品的类型十分丰富，如促进剂、防老剂、黏合剂等，再加上当前技术设备支撑不足，工艺水平不高，所以在实际的生产过程中会产生大量的废水。为此，研究橡胶助剂生产废水的预处理工艺，有着重要现实意义。

1 橡胶助剂生产废水的特点

橡胶助剂生产废水主要是来源于水洗工序和过滤母液，成分十分复杂，其一般都含有大量的无机盐、有机硫等，这些有机物的浓度很高，并且在短时间内难以有效降解。再加上化学需氧量也很高，每升的含量接近10 000 mg，伴随着其他苯胺、甲苯、环己胺等副产物，所以通常不能够采用简单的生化法对其进行处理[1]。总结而言，橡胶助剂生产废水的特点可以归纳为三点：其一是含有大量的无机盐，在橡胶助剂的实际生产过程中，会发生氧化反应、酸碱调节反应等，所以会产生无机盐如氯化钠、硫酸钠等，严重的时候每升废水含盐的浓度会达到7%以上。其二是化学需氧量浓度较大，在实际的生产过程中，为了能够有效地降低废水量，且提高产出量，则母液中的化学需氧量浓度就会逐渐上升，严重的时候每升废水浓度会达到数万毫克。如果不对这些废水做好预处理措施，则会对生化池的微生物产生较大的负面影响。其三是污染因子很多，且变化较大。在生产橡胶制品的过程

中，常常会使用很多助剂，使得废水的色度较高，化学需氧量较高，降解难度较大，生化处理的方法并不适用。

2 传统的橡胶助剂生产废水预处理工艺

首先，由于橡胶助剂的种类十分丰富，且小吨位的品种很多，所以就使得生产废水具体的成分并不一样。例如，在生产促进剂M、促进剂DM、硫化促进剂CBS时，一般会产生M、DM和CBS等废水[2]。不同污染物的特征，使得不同废水的处理方式不同，如果采用简单的生物处理方法，往往并不会取得较好的效果。再加上废水中不仅含有一定的污染物，同时还含有一定量的产品原料，所以，工作人员怎样能够有效的提取和回收原料，也是其需要解决的问题。

其次，就现在的发展情况来看，蒸馏法是常用的废水预处理方法，对于DM废水和CBS废水的处理，需要设备蒸馏釜、蒸汽喷射压缩器、预热器，但是这一方法的缺点是能耗较大，对于设备的腐蚀性较高，同时馏出液和釜液中的有机物沸点较高，也难以挥发出去，不仅处理效果不佳，还有可能会造成二次污染。除此之外，还有一种处理方法是吸附法。例如工作人员选择活性炭物质作为吸附剂，但是这一方法的缺点是成本较高，且活性炭的回收利用率较低，在工业生产中的应用率不高。

由于废水中的有机污染物含量很高，而对于微生物而言，氯化钠以及促进剂等会对其产生强烈的毒性，所以增加了处理的难度。如上所述，对于生产废水的处理方法常见是蒸馏法、湿式氧化等，但是这类处理工艺的缺点较多，不仅使得企业的投入成本加大，还占据了一定的物理空间，对于员工的操作要求较高，同时生化系统也十分不稳定，只能对少量的废水实施处理，无法展开大规模的处理工作。在现代化的技术应用中，个别企业会将物理方法、化学方法、生化方法等综合运用，希望能够获得较好的效果，提高处理效率，如下就对工艺优化策略进行探讨。

3 橡胶助剂生产废水预处理工艺优化策略

3.1 液膜分离技术预处理M废水

首先，工作人员可以制备W/O型乳化液，以此达到分离M废水中的苯胺盐与其他有机物的目的。选取一种或者是两种以上的表面活性剂，如常见的Span-80、L-113B等，选取一种或两种添加剂，如液体石蜡、丙三醇等，选择一种或两种以上的膜溶剂，如航空煤油、加氢煤油等，将上述三种混合物混合在一起，为油相，以硫酸溶液为水相，将二者再次混合，就能制备成W/O型乳化液[3]。

其次，工作人员将制备成功的W/O型乳化液和M废水混合在一起，选择100～150 r/min的转速对其搅拌萃取，时间为20～30 min。而后，静置分层，能够得到上层的油相和下层的水相，用体积表示W/O型乳化液的用量，为M废水总量的5%～10%。

最后，工作人员将油相放置到静电破乳装置中，破乳0.5～1 h，借助高压静电场的作用，再次分层第二油相和第二水相。这里得到的第二油相可以直接回收，并且调节水相的pH，析出后的淡黄色固体M也可以过滤后将其吸收。

3.2 络合萃取技术预处理DM废水

首先，工作人员需要制备络合萃取剂，目的是为了能够有效的将DM废水中的M钠盐与其他有机物分离开来。具体的操作流程是：将萃取剂和稀释剂混合配制，一般就萃取剂的用量来看，可以将其体积控制到30%～50%。萃取剂可以选择三烷基叔胺、磷酸三丁酯，稀释剂可以选择航空煤油、加氢煤油等。

其次，工作人员将DM废水的pH值调至3～5，然后将其和络合萃取剂混合在一起，选择150～250 r/min转速搅拌萃取0.5～1 h。静置之后，分层得到油相和水相。用体积单位计算络合萃取剂的加入量，为DM 废水量的3%～10%[4]。

最后，工作人员将上述得到的油相和碱性水溶液混合在一起，碱性水溶液可以选择一种或者是两种以上的混合物，如NaOH水溶液、KOH水溶液、Na2CO3水溶液等。将其放置到转速为每分钟150～250 r/min机器中搅拌萃取0.5～1 h，静置后分层为油相和水相，完成处理工作。

3.3 液膜分离技术预处理CBS废水

首先，工作人员需要制备W/O型乳化液，目的是分离CBS废水中的环己胺与其他有机物。具体的操作流程如上所述，但是需要尤其注重内容比例，即表面活性剂、添加剂和膜溶剂的体积比可以是2:3，油相和水相的体积比可以是2:1。

其次，工作人员将CBS废水与W/O型乳化液混合在一起，放置于转速100～150 r/min的机器中，搅拌萃取20～30 min。静置之后出现分层，上层为油相，下层为水相。用体积单位计算W/O型乳化液的用量，为M废水量的15%～20%。

再次，将油相放置于静电破乳装置中，破乳0.5～1 h，而后借助高压静电场的作用，分层为油相和水相，这里的水相中含有环己胺，预处理完成[5]。

4 案例分析

4.1 案例简介

某橡胶助剂生产企业有三个生产车间，1号车间的生产废水主要污染成分是二甲胺和氯离子等；2号车间的生产废水的污染成分是五氯硫酚、DMF、氯离子等；3号车间的生产废水污染成分是邻氨基硫酚钠、氯离子；酰化工段的生产废水污染成分为苯甲酸钠和氯离子等。

4.2 原预处理工艺

1号车间的生产废水来源主要是生成水和洗涤水，通过检测其pH值为7～9，属于中性状态。同时该废水中的有机物含量较高，可生化性比较差，头道水中的氯离子含量是水洗水的两倍，并且喊伴有大量的溶解性胺类物质。就现场排出的废水情况来看，其中含有大量的白色漂浮物，在预处理的时候，主要是采用了气浮等措施，具体的操作流程是：首先将其收集到收集池中，并向其中加入一定剂量的药剂，而后将废水排入到反应池中，再进入到混凝沉淀池中，经过一段时间后沉淀。最后进入反应池和沉淀池对其处理。2号车间的生产废水中含有大量的五氯硫酚、DMF、氯离子等，其状态属于强酸性。头道水的pH值检测为0～1，水洗水的pH值检测为1～3。所以需要对头道水和水洗水分别收集处理，尤其是对于头道水而言，更要加强对DMF溶剂成分的回收预处理。但是实际操作中，由于2号车间的废水具有强酸性的特点，在原本的预处理工艺中采用了电解处理方法，工作人员未对其pH值调节，后续的沉淀工作也没有做到位。3号车间的生产废水属于碱性的状态，头道水pH值检测为10～13，水洗水的pH值检测为8～10，在原本的预处理工艺中采用了三效蒸发法，但是因为废水的盐度、色度及化学需氧量过高，导致了该方法的能耗较高，最终处理得到的效果也不佳。

4.3 预处理工艺优化策略

首先，针对1号车间废水中含有的大量白色漂浮物，在原本的方法中主要是由人工进行打捞，而后回收物料，这种方法的结果不仅会浪费大量的水，用其冲洗地面，且最终处理的效果也不理想。所以，可以采用压力溶气气浮回收物料的方法进行优化，这样能够有效保障物料回收的品质不会发生相应的改变。应用该方法之后，生产废水中的化学需氧量降低了20%。针对头道水的含盐量较高情况，应用研发系统对其处理，结果较好。

其次，针对2号车间的生产废水，其中本身含有具有回收价值的DMF溶剂和硫化物。所以，对于前者的回收而言，可以采用萃取精馏的方法，对其进行提炼，同时应用活性炭纤维回收吸附；对于后者的回收而言，采用加碱回收的方法[6]。最终，生产废水中的化学需氧量去除率提高到了60%。

最后，针对3号车间的生产废水，其中含有了浓度很高的化学需氧量和盐分，同时伴有其他浮油、悬浮等成分。采用高效沉淀器，能够有效解决废水中的悬浮成分可能造成的堵塞风险，进一步提高了蒸发系统中的工作效率[7]。同时，在原本的处理方法中，主要是应用了三效蒸发系统，其耗电量很高，而优化工艺之后，采用机械蒸汽再压缩技术，耗能得到了明显降低，使得成本在原本的基础上减少了2/3，也保障了生产废水中化学需氧量和盐分浓度下降了90%。

5 结语

由于不同橡胶助剂的成分不同，所以生产废水的主要污染物也不一样，应采取针对性的处理方法，提高处理效果，获得优质的处理结果。如上所述，分别介绍了不同生产废水的处理方法，有效降低了难于生物降解的物质，提高了企业经济效益，保护了生态环境。