趙 輝，程學(xué)文，劉 正，欒金義

(中國石化 北京化工研究院環(huán)保所，北京 100013)

達(dá)標(biāo)橡膠廢水的深度處理回用

趙 輝，程學(xué)文，劉 正，欒金義

(中國石化 北京化工研究院環(huán)保所，北京 100013)

采用“催化氧化—混凝沉淀—多介質(zhì)過濾—超濾—反滲透”處理工藝，對某廠達(dá)標(biāo)橡膠廢水進(jìn)行深度處理中試試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，各處理單元均能達(dá)到預(yù)期處理效果，系統(tǒng)出水水質(zhì)優(yōu)于當(dāng)?shù)氐叵滤把h(huán)水補(bǔ)水指標(biāo)，廢水回用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為0.96元/m3。

橡膠廢水;達(dá)標(biāo)排放;深度處理;回用;廢水處理

在合成橡膠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水排放量大、毒性強(qiáng)，如不經(jīng)處理直接排放會(huì)嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。由于橡膠廢水的水質(zhì)復(fù)雜［1－2］、有機(jī)物含量高，因此處理難度大。目前，合成橡膠廢水的處理方法［3］主要有混凝沉降法［4］、混凝氣浮法［5］、電化學(xué)法［6－7］、生物法［8－10］等。

橡膠企業(yè)是石化工業(yè)中用水、排水大戶之一，隨著企業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)用水日趨緊張，廢水達(dá)標(biāo)排放已不是企業(yè)的最終環(huán)保目標(biāo)。廢水深度處理回用的方式是節(jié)水減排的有效途徑之一。但是目前對于橡膠廢水的回用，只停留在試驗(yàn)階段［9－10］，工業(yè)化裝置的投產(chǎn)運(yùn)行未見報(bào)道。

本工作開發(fā)了一套橡膠廢水深度處理工藝，對某廠達(dá)標(biāo)橡膠廢水進(jìn)行深度處理的中試試驗(yàn)研究，為進(jìn)一步推進(jìn)橡膠廢水的工業(yè)化回用提供實(shí)施依據(jù)。

1 廢水概況與處理工藝

1.1 廢水概況

某橡膠廠廢水主要包含丁苯橡膠和順丁橡膠生產(chǎn)廢水，廢水排放量為150 m3/h，采用的廢水處理流程為:流量為40 m3/h的丁苯橡膠廢水經(jīng)氣浮后與流量為110 m3/h的順丁橡膠廢水在管道中混合，沉淀隔油后，進(jìn)入廢水處理場，經(jīng)厭氧酸化—好氧處理后達(dá)標(biāo)排海。達(dá)標(biāo)外排廢水具體水質(zhì)見表1。

1.2 處理工藝

橡膠廠達(dá)標(biāo)外排廢水中的有機(jī)物大部分為難生化降解有機(jī)物，因此選用催化氧化為主體預(yù)處理工藝。達(dá)標(biāo)橡膠廢水深度處理工藝流程見圖1。高效混凝沉淀單元主要去除催化氧化單元帶入的鐵以及水中的金屬物質(zhì);多介質(zhì)過濾器(MMF)主要去除懸浮物，以降低超濾(UF)進(jìn)水的濁度;UF單元主要去除水中微小懸浮物、膠體以及細(xì)菌;反滲透(RO)單元去除大部分的有機(jī)物和無機(jī)鹽類，使出水能夠達(dá)到回用水及后續(xù)處理工藝對水質(zhì)的要求。現(xiàn)場試驗(yàn)以RO清洗為一個(gè)周期，設(shè)定壓力上漲10%以上或產(chǎn)水量下降10%以上為化學(xué)清洗條件，共運(yùn)行了1個(gè)周期。

表1 橡膠廠達(dá)標(biāo)外排廢水水質(zhì)

圖1 達(dá)標(biāo)橡膠廢水深度處理工藝流程

各處理單元具體運(yùn)行參數(shù)在前期試驗(yàn)過程中已優(yōu)化，穩(wěn)定運(yùn)行參數(shù)具體如下。催化氧化裝置處理量為3.7 m3/h，設(shè)備規(guī)格為 Φ2 000 mm ×3 000 mm，停留時(shí)間為 60 min，藥劑加入量為:m(純H2O2)∶m(TOC)為3.5，m(Fe2+)∶m(純 H2O2)為0.5。高效混凝沉淀—MMF單元主要加堿混凝去除催化氧化單元中引入的鐵及其他金屬元素，還包括大部分的懸浮物，降低UF進(jìn)水的濁度。催化氧化出水用NaOH調(diào)節(jié)pH至10.5，進(jìn)入高效混凝沉淀裝置，高效混凝沉淀裝置處理量為3 m3/h，設(shè)備規(guī)格為2 300 mm×1 500 mm×2 800 mm，混合時(shí)間為3～4 s，絮凝時(shí)間為40 min，斜板沉淀池上升流速為1.3 m/h。MMF 處理量為2.8 m3/h，設(shè)備規(guī)格為Φ700 mm ×1 600 mm，濾速為7.3 m/h。UF膜選用UF－IMT－8060型聚醚砜，設(shè)計(jì)通量83 L/(m2·h)，反洗周期為30 min。RO膜選用BW30－365型聚酰胺復(fù)合膜，設(shè)計(jì)通量18 L/(m2·h)，采用恒流運(yùn)行方式，設(shè)計(jì)回收率為65%。

2 運(yùn)行結(jié)果與討論

2.1 催化氧化單元

催化氧化對TOC的去除效果見圖2。由圖2可見，TOC由進(jìn)水的25～40 mg/L減小到催化氧化出水的17～25 mg/L，TOC去除率約為30%。

2.2 高效混凝沉淀—MMF單元

高效混凝沉淀—MMF單元對污染物的去除效果見表2。從表2可以看出，高效混凝沉淀—MMF單元對濁度和鐵的去除效果很好，濁度的去除率為97%，鐵的去除率為98%，鍶的去除率為28%。濁度的降低減小了懸浮物對UF的影響，鐵、鍶金屬元素的降低，削弱了對RO膜的影響。

圖2 催化氧化對TOC的去除效果

表2 高效混凝沉淀—MMF單元對污染物的去除效果

2.3 UF 單元

UF運(yùn)行壓力及出水流量隨運(yùn)行時(shí)間的變化曲線見圖3。由圖3可見，UF的初始運(yùn)行壓力為8.0 kPa，整個(gè)運(yùn)行過程中，運(yùn)行壓力在 7.5～11.0 kPa之間波動(dòng)，出水流量基本保持在2.2～2.3 m3/h。在試驗(yàn)周期當(dāng)中，UF可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行2個(gè)月以上，并基本保持初始運(yùn)行通量和壓力。

UF單元對濁度有進(jìn)一步的去除，進(jìn)水濁度的平均值為0.3 NTU，由于便攜式濁度儀的最低檢出線為0.1 NTU，UF 出水的濁度均小于 0.1 NTU，這說明UF對濁度的平均去除率在60%以上。UF出水污泥指數(shù)(SDI)均小于 3.0，大部分在 0.5 ～1.0之間。UF出水濁度及SDI值均滿足RO進(jìn)水的要求。

圖3 UF運(yùn)行壓力及出水流量隨運(yùn)行時(shí)間的變化曲線

2.4 RO 單元

RO運(yùn)行壓力隨運(yùn)行時(shí)間的變化曲線見圖4。從圖4可以看出，在試驗(yàn)周期當(dāng)中，RO運(yùn)行壓力從穩(wěn)定運(yùn)行初期的0.90 MPa上升到1.10 MPa，壓力上升22%，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對RO膜進(jìn)行化學(xué)清洗;經(jīng)化學(xué)清洗后，運(yùn)行壓力能夠恢復(fù)到初始值0.90 MPa左右。

圖4 RO運(yùn)行壓力隨運(yùn)行時(shí)間變化曲線

RO對有機(jī)物、無機(jī)鹽等物質(zhì)均有較好的去除效果。RO出水主要指標(biāo)見表3。

由表3可見:RO作為脫鹽單元對電導(dǎo)率的脫除效果非常好，進(jìn)水電導(dǎo)率為3 800～4 800 μs/cm，經(jīng)RO處理后，電導(dǎo)率降至30～80 μs/cm;總硬度從80～100 mg/L降至未檢出;總堿度從40 mg/L降至20 mg/L以下，去除率大于50%;ρ(可溶硅)從3.78～8.18 mg/L 降至 0.5 mg/L 以下，去除率85%以上;TOC從13～20 mg/L降至0.5 mg/L以下，去除率95%以上;ρ(Cl－)從 200 ～250 mg/L 降至5 mg/L以下，去除率97%以上;ρ(SO2－4)從1 000～1 200 mg/L降至未檢出。試驗(yàn)結(jié)果表明RO對總硬度、ρ(可溶硅)、TOC、ρ(Cl－)和ρ(SO2－4)去除較徹底，而對總堿度的去除效果較差。

表3 RO出水主要指標(biāo)

3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

達(dá)標(biāo)橡膠廢水深度處理回用系統(tǒng)處理效果見表4。

表4 達(dá)標(biāo)橡膠廢水深度處理回用系統(tǒng)處理效果

由表4可見，系統(tǒng)出水水質(zhì)與新鮮水相比，除含微量有機(jī)物和油以外，其他指標(biāo)均優(yōu)于廠方取用新鮮水;與循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)指標(biāo)相比，RO出水水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)均明顯優(yōu)于循環(huán)水補(bǔ)水的水質(zhì)指標(biāo)。

當(dāng)?shù)氐男迈r水單價(jià)為2.00元/m3，排污費(fèi)為3.00元/m3，整套系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用為 4.04 元/m3，因此廢水回用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為0.96元/m3。該廢水深度處理回用系統(tǒng)在達(dá)到節(jié)水減排目標(biāo)的同時(shí)，也創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論

采用“催化氧化—混凝沉淀—MFF—UF—RO”工藝深度處理達(dá)標(biāo)橡膠廢水，系統(tǒng)出水水質(zhì)與新鮮水相比，除含微量有機(jī)物和油以外，其他指標(biāo)均優(yōu)于廠方取用新鮮水;與循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)指標(biāo)相比，RO出水水質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)均明顯優(yōu)于循環(huán)水補(bǔ)水的水質(zhì)指標(biāo)，可以回用于生產(chǎn)過程。

催化氧化是深度處理工藝的主要預(yù)處理手段，可有效去除達(dá)標(biāo)橡膠廢水中的難生化降解有機(jī)物，TOC去除率約為30%，有效保證了RO系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

該系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用為4.04元/m3，當(dāng)?shù)匦迈r水單價(jià)為2.00 元/m3，排污費(fèi)為3.00 元/m3，廢水回用產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為0.96元/m3。

［1］ 尤作亮，蔣紅花，李新運(yùn).橡膠廢水的有機(jī)成分及其去除特點(diǎn)研究［J］.上海環(huán)境科學(xué)，1996，15(4):25－27，30.

［2］ 薛慧峰，趙家林，趙旭濤，等.丁苯橡膠廢水中有機(jī)物的定性分析［J］.分析化學(xué)，2006，34(9):141－144.

［3］ 徐怡珊，董屹.合成橡膠生產(chǎn)廢水處理技術(shù)［J］.化工環(huán)保，2002，22(1):19 －22，23.

［4］ 劉珉筠，梅教宗.生產(chǎn)丁苯、丁腈橡膠及乳膠的廢水處理［J］.合成橡膠工業(yè)，1987，10(3):185－188.

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［6］ 楊曉靜.電解絮凝法處理橡膠廢水［J］.工業(yè)水處理，1999，19(3):26 －27.

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［8］ 尚憲富.丁苯橡膠污水生化處理中型試驗(yàn)技術(shù)總結(jié)［J］.兵工環(huán)保，1995，(3):14 －18.

［9］ 尤作亮，劉厚鳳.橡膠工業(yè)廢水深度處理的試驗(yàn)研究［J］.中國給水排水，1998，14(1):11－13.

［10］ 尤作亮.反滲透處理橡膠工業(yè)廢水的研究［J］.水處理技術(shù)，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。

趙輝(1978—)，女，吉林省吉林市人，碩士，工程師，主要從事污水治理及回用等工作。電話 010－59202215，電郵 zhaohui.bjhy@sinopec.com。

(編輯 張艷霞)