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丁苯橡膠廢水處理催化氧化-混凝沉淀法

丁苯橡膠廢水處理催化氧化-混凝沉淀法

2023-03-20 15:51:47 10

丁苯橡膠在生產過程中會產生大量廢水,廢水中所含的苯乙烯、丁二烯以及促進劑、防老劑、阻聚劑等大多是有毒有害、難生化降解的有機污染物,其來源于單體回收單元和凝聚洗滌單元,這些污染物的化學需氧量(COD)較高,可生化降解性較差,因此需要通過多種方法聯(lián)用進行處理才能達到排放標準。國內外橡膠廢水普遍采用混凝、沉淀進行預處理,處理后可溶性COD去除率很低(5%左右);國內也有直接采用生物法處理丁苯橡膠廢水,但由于沖擊負荷適應能力差,導致生物培養(yǎng)不成功。

針對丁苯橡膠裝置廢水的特點,中國石油蘭州化工研究中心開發(fā)了催化氧化-混凝沉淀成套處理技術,該技術通過使用具有雙功能的藥劑,實現(xiàn)了在反應體系內同時去除COD和總磷(TP)的目的。在催化氧化單元,將廢水中可溶性、難生化的助劑(歧化松香酸等)、苯系物等大分子有機物,通過羥基自由基氧化降解成小分子有機酸,部分有機物被氧化為二氧化碳,提高了出水的生化需氧量(BOD)/COD(簡稱B/C)值,改善了廢水的可生化降解性,適宜后續(xù)生化處理系統(tǒng)。本工作依托國內2套丁苯橡膠生產裝置,自主研發(fā)了催化氧化-混凝沉淀法處理該裝置廢水技術,建成了處理規(guī)模分別為180m3/h(裝置1)120m3/h(裝置2)的廢水處理裝置,并進行調試運行,確保處理出水CODTP分別小于500mg/L、10mg/L,B/C值提高到0.35以上。

1、試驗部分

1.1 主要原材料

丁苯橡膠裝置排放廢水,無色透明,有少量懸浮膠粒,COD3001200mg/L,TP50125mg/L,B/C值小于0.3。鐵鹽化合物,有效成分質量分數(shù)為90%,工業(yè)級。雙氧水,有效成分質量分數(shù)為27.5%,工業(yè)級。聚合氯化鋁(PAC),有效成分質量分數(shù)為90%,工業(yè)級。

1.2 分析與測試

采用重鉻酸鉀法,按照GB119141989測定COD。采用鉬酸銨分光光度法,按照GB118931989測定TP。采用稀釋與接種法,按照GB74881987測定BOD

2、廢水處理裝置工藝流程

廢水處理裝置的工藝流程如圖1所示。將丁苯橡膠廢水收集至調節(jié)罐調節(jié)水質、水量,由提升泵打入催化氧化反應器,藥劑從管道混合器加入,并與廢水充分混合。廢水從反應器上部進入,采用平推流形式經折流后從反應器上部出水,該水質呈弱酸性;在中和槽內加入堿液,通過在線pH計控制堿液的加入量,使pH值達到中性;中和槽出水進入凝聚槽,在槽內加入PAC進行攪拌,出水進入斜管沉淀池,上清液進入產水槽,達標后排入廠區(qū)污水管網。斜管沉淀池產生的污泥通過污泥輸送泵進入污泥儲罐,由污泥渣漿泵送至疊螺脫水機,脫水后的泥餅外運處理。污泥儲罐排出的含有大量水分(含水質量分數(shù)不小于98%)的污泥中加入聚丙烯酰胺(PAM),凝聚形成較大的污泥絮體,然后進行脫水,脫水后的污泥含水質量分數(shù)小于80%。疊螺脫水機排水中含有一定量的懸浮物和PAM,出水返回凝聚槽進一步處理,同時廢水中所攜帶的PAM可與凝聚槽中的微小絮體發(fā)生絮凝反應,增大絮體體積,加快沉淀速率。

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3、廢水處理裝置的調試及運行

3.1 進出水水質的設計指標

廢水處理裝置進出水水質的設計指標列于表1。

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3.2 裝置運行參數(shù)的確定及調試

調節(jié)罐

調節(jié)罐的作用是為了調節(jié)水量及均衡水質,將廢水停留時間設定為3.5h。

催化氧化反應器作為核心處理單元,催化氧化反應器中增設擋板,使廢水上下折流,確保廢水在反應器中的停留時間達到2.0h。該反應器中設有曝氣設施,保證反應過程中產生的絮體呈懸浮狀而不在反應器底部沉積。若催化氧化反應出水呈黑色,是因為:(1)催化劑和氧化劑投加量比例變化,使得催化劑不足;(2)調節(jié)槽來水pH值偏高;(3)反應體系攪拌不均勻。

在生產過程中應檢查催化氧化的加藥系統(tǒng)是否正常,氧化劑和催化劑投加量是否達到設計值;檢測調節(jié)槽來水的pH值是否在3.04.0,如果pH值高于4.0,會消耗催化劑而導致氧化比例失調;如果pH值較高,則在調節(jié)槽中加酸調解;再檢查催化氧化反應器的曝氣攪拌效果,如果攪拌未開啟或開啟量太小,會導致反應不完全,同時反應形成的絮體會沉底,堵塞曝氣孔,影響攪拌效果。

中和槽

將催化氧化反應出水的pH值由3.0左右調整為7.58.5,以適應后續(xù)絮凝沉淀反應;廢水停留時間為20min,中和槽出水應為紅褐色,pH值為7.59.0。若中和槽的出水呈黑色,但催化氧化反應器出水為乳白色,則說明加堿量偏小,pH值偏低。在生產過程中應該及時調節(jié)堿量,使pH值為7.59.0,呈現(xiàn)正常的紅褐色。

凝聚槽

將水中的磷酸根離子分別與鐵離子、鋁離子形成磷酸鐵和磷酸鋁沉淀,從而形成絮體與水分離,廢水停留時間為20min,凝聚槽出水應為紅褐色,pH值為6.09.0。若凝聚槽出水無絮體或絮體細小,沉淀池出水渾濁,是因為:(1)疊螺脫水機運行不正常,不能保證絮凝過程中所需的PAM含量;(2)中和槽來水pH值偏低。在生產過程中應檢查疊螺脫水機是否運行正常,確保凝聚槽中PAM含量得到補充;再測試中和槽來水的pH值,保證其值為7.59.0。

斜管沉淀池降低出水懸浮物的濃度,以達到出水要求,停留時間為2h。在運行過程中,應及時排泥,防止污泥累積,造成外排污水懸浮物超標。

若廢水經過丁苯橡膠廢水處理裝置后的出水水質仍不穩(wěn)定,且水中產生大量泡沫,現(xiàn)場泡沫溢出,操作環(huán)境受到污染,這是因為:(1)丁苯橡膠裝置控制不平穩(wěn),造成生產波動,外排廢水水質發(fā)生變化;(2)丁苯橡膠裝置合成單元操作不當,造成皂液、膠乳跑料。在生產過程中應該采取以下措施:(1)使丁苯橡膠生產裝置平穩(wěn)運行;(2)完善操作規(guī)程,杜絕皂液、膠乳跑料;(3)加強生產車間與污水處理車間之間的協(xié)調溝通,了解水質變化的原因,及時調整藥劑的投加量。

4、裝置運行效果

2套廢水處理裝置經過一段時間的調試、完善及試運行,目前進入穩(wěn)定運行階段。裝置1的運行結果見圖2,不同批次進出水B/C值的變化見圖3。裝置2的運行結果見圖4,不同批次進出水B/C值的變化見圖5。

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由圖2和圖3可以看出,裝置1中進水COD513994mg/L,TP50107mg/LB/C值為0.190.25,采用“催化氧化-混凝沉淀”法處理后出水COD75449mg/L,TP110mg/L,B/C值為0.360.48,出水各項指標全部達到設計指標(見表1)

由圖4和圖5可以看出,裝置2中進水COD3351142mg/LTP69124mg/L,B/C值為0.190.25;采用“催化氧化-混凝沉淀”法處理后出水COD53385mg/LTP110mg/L(90%以上出水TP1mg/L),B/C值為0.380.46,出水各項指標全部達到設計指標。

5、結論

在廢水處理裝置上采用“催化氧化-混凝沉淀”法處理丁苯橡膠廢水,當進水COD不大于1000mg/LTP不大于100mg/L時,經處理后的出水CODTP分別小于500mg/L、10mg/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,且達到后續(xù)污水處理廠進水標準。(來源:(中國石油蘭州化工研究中心)

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