酸析—蒸发—氧化—生化处理橡胶助剂废水

杜 虎

(南京大学盐城环保技术与工程研究院，江苏 盐城 224000)

硫化促进剂作为橡胶助剂的一个分支，其生产过程中会产生大量含盐高、难降解的废水。宁夏某化工企业生产MBT (M) 、CBS、TBBS (NS)等产品。企业原有废水处理工艺为蒸发+稀释后进生化调节池。由于废水中存在一些有毒有害物质，即使稀释后进生化系统，也时常导致生化系统出水无法稳定达标。本文以该企业生产废水为例，在原有废水处理工艺基础上进行改进，探究酸析+蒸发+氧化+生化组合工艺对橡胶助剂生产废水的处理效果。

1 项目概况

1.1 废水进出水水质信息

实验废水来自企业生产过程中排放的废水，水样为无色澄清透明。相应的进出水水质如表1所示。

表1 设计进出水水质

1.2 工艺流程

企业原有的工艺：蒸发+稀释后进生化，已经无法满足现有环保的要求。根据试验，结合以往的工程经验，对现有的工艺流程进行改进。新的工艺流程如图1所示(新增了氧化单元以及水解酸化单元)。

图1 废水处理流程图

原有工艺中，废水直接进入蒸发器实现固液分离，蒸发冷凝水经稀释后进入生化单元。原有工艺存在两方面问题：原水直接进入蒸发器，废水中存在一些有机物容易导致蒸发器结垢，且蒸发冷凝液中存在有害物质，造成后续生化系统不稳定[1]。变更后的工艺采用HCl来调节pH。废水中存在一些有机物，这些物质经过酸析步骤后会从废水中析出，经过分离过滤后，COD得以降低，降低后续单元的运行负荷。同时此部分物质可以作为原料回用到前端生产工艺当中[2-3]。

经检测，蒸发冷凝液中出了苯胺类物质，还存在其它环类有机物。通过氧化以及水解酸化单元处理后，降低水中微生物毒害性，无须稀释后便可进入后续生化单元进行处理，冷凝水经过生化单元处理后可以达到排放要求[4]。

1.3 各构筑物运行参数

组合工艺各单元构筑物运行参数如表2所示。

表2 构筑物运行参数

1.4 分析方法

COD测定采用重铬酸钾法；氨氮测定采用纳氏试剂比色法；TN测定采用紫外分光光度法。

2 结果与讨论

改造后的系统调试于2020年6月30日进入稳定期，对各个处理单元的出水水质进行检测。连续监测3个月，选取COD、氨氮、总氮作为评价指标。

2.1 系统对COD 的去除效果

由表3可知，在系统的平均进水COD为由7 900 mg/L降低为最终出水的255 mg/L，对应的COD去除率依次为96.7%。

表3 实际进出水水质 ρ/mg·L-1

废水经过酸析处理后，析出的有机物被回收，这部分有机物可以回用;然后经过蒸发单元将水中的盐分与用水进行分离，冷凝液进入氧化单元去除苯胺以及其它杂环有机物[5]；再后进入水解酸化单元提高废水的可生化性；最后经过原有2级A/O单元处理后，达到排放标准。

由表3可知，虽然进水存在一定波动，但是最终出水COD较为稳定，说明该系统对废水具有一定的抗冲击性。原因在于：一方面，采用酸析以及氧化工艺，降低了废水中有毒物质对生化系统的冲击；另一方面，水解酸化提高了后续系统的稳定性。采用厌氧+好氧组合工艺能够提高整个系统的抗冲击性，使得微生物在运行过程中，性能逐渐达到稳定状态[6]。

2.2 系统对氨氮的去除效果

由表3可知，系统运行后，平均氨氮由233 mg/L降低为24 mg/L,对应的氨氮去除率为89.7%。废水中的氨氮脱除主要依靠两级A/O工艺来实现，最终结果表明，A/O单元能够稳定去除水中的多数氨氮。

2.3 系统对于TN的去除效果

由表3可知，平均TN由进水的273 mg/L降低为出水的28 mg/L,对应的TN去除率为89.7%。一部分难以去除的TN通过前端的酸析+蒸发+氧化得以去除，剩余的TN多数为氨氮，由后端的生化系统去除。

3 系统的运行分析

系统正常运行后,各个单元的去除率相对稳定,A/O单元的微生物相对稳定，出水的水质较为稳定，达到预期目标。整个过程中，COD的去除主要靠前端预处理的酸析蒸发以及氧化工艺，TN的去除主要依托生化工段的处理。同时对整个系统的运行成本进行分析，处理每吨废水的成本为10.5元。

4 结论

1)采用采用酸析+蒸发+氧化+生化组合工艺对橡胶助剂生产废水进行了处理，整套工艺使得废水的平均COD由7 900 mg/L降低为255 mg/L,平均氨氮由233 mg/L降低为24 mg/L,平均TN由273 mg/L降低为28 mg/L，能够达到排放要求。

2)酸析工艺能够去除COD,同时还实现了废水中部分有机物的资源化利用。

3)水解酸化池提高了废水的可生化性，通过后端的两级A/O工艺将废水中的大部分氨氮去除。