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丁苯橡胶废水处理催化氧化-混凝沉淀法

发布时间:2023-3-8 14:27:02  中国污水处理工程网

丁苯橡胶在生产过程中会产生大量废水,废水中所含的苯乙烯、丁二烯以及促进剂、防老剂、阻聚剂等大多是有毒有害、难生化降解的有机污染物,其来源于单体回收单元和凝聚洗涤单元,这些污染物的化学需氧量(COD)较高,可生化降解性较差,因此需要通过多种方法联用进行处理才能达到排放标准。国内外橡胶废水普遍采用混凝、沉淀进行预处理,处理后可溶性COD去除率很低(5%左右);国内也有直接采用生物法处理丁苯橡胶废水,但由于冲击负荷适应能力差,导致生物培养不成功。

针对丁苯橡胶装置废水的特点,中国石油兰州化工研究中心开发了催化氧化-混凝沉淀成套处理技术,该技术通过使用具有双功能的药剂,实现了在反应体系内同时去除COD和总磷(TP)的目的。在催化氧化单元,将废水中可溶性、难生化的助剂(歧化松香酸等)、苯系物等大分子有机物,通过羟基自由基氧化降解成小分子有机酸,部分有机物被氧化为二氧化碳,提高了出水的生化需氧量(BOD)/COD(简称B/C)值,改善了废水的可生化降解性,适宜后续生化处理系统。本工作依托国内2套丁苯橡胶生产装置,自主研发了催化氧化-混凝沉淀法处理该装置废水技术,建成了处理规模分别为180m3/h(装置1)120m3/h(装置2)的废水处理装置,并进行调试运行,确保处理出水CODTP分别小于500mg/L10mg/LB/C值提高到0.35以上。

1、试验部分

1.1 主要原材料

丁苯橡胶装置排放废水,无色透明,有少量悬浮胶粒,COD3001200mg/LTP50125mg/LB/C值小于0.3。铁盐化合物,有效成分质量分数为90%,工业级。双氧水,有效成分质量分数为27.5%,工业级。聚合氯化铝(PAC),有效成分质量分数为90%,工业级。

1.2 分析与测试

采用重铬酸钾法,按照GB119141989测定COD。采用钼酸铵分光光度法,按照GB118931989测定TP。采用稀释与接种法,按照GB74881987测定BOD

2、废水处理装置工艺流程

废水处理装置的工艺流程如图1所示。将丁苯橡胶废水收集至调节罐调节水质、水量,由提升泵打入催化氧化反应器,药剂从管道混合器加入,并与废水充分混合。废水从反应器上部进入,采用平推流形式经折流后从反应器上部出水,该水质呈弱酸性;在中和槽内加入碱液,通过在线pH计控制碱液的加入量,使pH值达到中性;中和槽出水进入凝聚槽,在槽内加入PAC进行搅拌,出水进入斜管沉淀池,上清液进入产水槽,达标后排入厂区污水管网。斜管沉淀池产生的污泥通过污泥输送泵进入污泥储罐,由污泥渣浆泵送至叠螺脱水机,脱水后的泥饼外运处理。污泥储罐排出的含有大量水分(含水质量分数不小于98%)的污泥中加入聚丙烯酰胺(PAM),凝聚形成较大的污泥絮体,然后进行脱水,脱水后的污泥含水质量分数小于80%。叠螺脱水机排水中含有一定量的悬浮物和PAM,出水返回凝聚槽进一步处理,同时废水中所携带的PAM可与凝聚槽中的微小絮体发生絮凝反应,增大絮体体积,加快沉淀速率。

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3、废水处理装置的调试及运行

3.1 进出水水质的设计指标

废水处理装置进出水水质的设计指标列于表1

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3.2 装置运行参数的确定及调试

调节罐

调节罐的作用是为了调节水量及均衡水质,将废水停留时间设定为3.5h

催化氧化反应器作为核心处理单元,催化氧化反应器中增设挡板,使废水上下折流,确保废水在反应器中的停留时间达到2.0h。该反应器中设有曝气设施,保证反应过程中产生的絮体呈悬浮状而不在反应器底部沉积。若催化氧化反应出水呈黑色,是因为:(1)催化剂和氧化剂投加量比例变化,使得催化剂不足;(2)调节槽来水pH值偏高;(3)反应体系搅拌不均匀。

在生产过程中应检查催化氧化的加药系统是否正常,氧化剂和催化剂投加量是否达到设计值;检测调节槽来水的pH值是否在3.04.0,如果pH值高于4.0,会消耗催化剂而导致氧化比例失调;如果pH值较高,则在调节槽中加酸调解;再检查催化氧化反应器的曝气搅拌效果,如果搅拌未开启或开启量太小,会导致反应不完全,同时反应形成的絮体会沉底,堵塞曝气孔,影响搅拌效果。

中和槽

将催化氧化反应出水的pH值由3.0左右调整为7.58.5,以适应后续絮凝沉淀反应;废水停留时间为20min,中和槽出水应为红褐色,pH值为7.59.0。若中和槽的出水呈黑色,但催化氧化反应器出水为乳白色,则说明加碱量偏小,pH值偏低。在生产过程中应该及时调节碱量,使pH值为7.59.0,呈现正常的红褐色。

凝聚槽

将水中的磷酸根离子分别与铁离子、铝离子形成磷酸铁和磷酸铝沉淀,从而形成絮体与水分离,废水停留时间为20min,凝聚槽出水应为红褐色,pH值为6.09.0。若凝聚槽出水无絮体或絮体细小,沉淀池出水浑浊,是因为:(1)叠螺脱水机运行不正常,不能保证絮凝过程中所需的PAM含量;(2)中和槽来水pH值偏低。在生产过程中应检查叠螺脱水机是否运行正常,确保凝聚槽中PAM含量得到补充;再测试中和槽来水的pH值,保证其值为7.59.0

斜管沉淀池降低出水悬浮物的浓度,以达到出水要求,停留时间为2h。在运行过程中,应及时排泥,防止污泥累积,造成外排污水悬浮物超标。

若废水经过丁苯橡胶废水处理装置后的出水水质仍不稳定,且水中产生大量泡沫,现场泡沫溢出,操作环境受到污染,这是因为:(1)丁苯橡胶装置控制不平稳,造成生产波动,外排废水水质发生变化;(2)丁苯橡胶装置合成单元操作不当,造成皂液、胶乳跑料。在生产过程中应该采取以下措施:(1)使丁苯橡胶生产装置平稳运行;(2)完善操作规程,杜绝皂液、胶乳跑料;(3)加强生产车间与污水处理车间之间的协调沟通,了解水质变化的原因,及时调整药剂的投加量。

4、装置运行效果

2套废水处理装置经过一段时间的调试、完善及试运行,目前进入稳定运行阶段。装置1的运行结果见图2,不同批次进出水B/C值的变化见图3。装置2的运行结果见图4,不同批次进出水B/C值的变化见图5

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由图2和图3可以看出,装置1中进水COD513994mg/LTP50107mg/LB/C值为0.190.25,采用“催化氧化-混凝沉淀”法处理后出水COD75449mg/LTP110mg/LB/C值为0.360.48,出水各项指标全部达到设计指标(见表1)

由图4和图5可以看出,装置2中进水COD3351142mg/LTP69124mg/LB/C值为0.190.25;采用“催化氧化-混凝沉淀”法处理后出水COD53385mg/LTP110mg/L(90%以上出水TP1mg/L)B/C值为0.380.46,出水各项指标全部达到设计指标。

5、结论

在废水处理装置上采用“催化氧化-混凝沉淀”法处理丁苯橡胶废水,当进水COD不大于1000mg/LTP不大于100mg/L时,经处理后的出水CODTP分别小于500mg/L10mg/LB/C值提高到0.35以上,有效降低了出水CODTP,改善了出水的生化降解性,且达到后续污水处理厂进水标准。(来源:(中国石油兰州化工研究中心)

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