酸化+厌氧技术在天然橡胶初加工废水预处理中的应用
来源:用户上传
作者:
摘要：天然橡胶初加工过程产生大量的废水，有机物浓度高、氨氮浓度高、成分复杂，在废水处理过程中，应进行预处理。采用“酸化+厌氧微生物技术”作为预处理工艺，既可以降低废水中的污染物浓度，又可以回收资源乳胶和沼气。
关键词：酸化;厌氧微生物技术;天然橡胶;废水
中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-00-02
Abstract： The large amount of wastewater generated during the initial processing of natural rubber has high organic matter concentration， high ammonia nitrogen concentration and complex composition. It should be pretreated in the wastewater treatment process.The "acidification + anaerobic microbial technology" is used as a pretreatment process to reduce the concentration of pollutants in the wastewater and to recover the resource latex and biogas.
Key words： Acidification;Anaerobic microbial technology;Natural rubber;Waste water
随着世界化学工业的梯度转移，天然橡胶消费中心也不断发生变化。20世纪90年代以后，中国、印度、东盟的天然橡胶消费量增长明显，逐渐成为世界天然橡胶消费的核心地区。天然橡胶（NR）是一种重要的工业原料，来自于三叶橡胶树的树液乳汁（天然胶乳）。国内通常使用加氨保存，加有机酸（醋酸或甲酸）凝固的方法来使天然胶乳凝固，然后通过压片、造粒、干燥的方法来制备天然橡胶干胶[1]。
橡胶加工业属于高耗水行业，制胶过程中会产生大量高浓度有机废水，如果能有效加强废水处理，将有较大的减排空间。但是，制胶废水处理始终是行业难点，也是行业研究热点[2]。橡胶加工废水成分复杂，里面含有蛋白质、类脂物、糖类、有机酸和少量无机盐类等，具有浓度高，难处理的特点。若这种废水不做任何处理而直接排放，必然会对周围环境造成二次污染，给工农业生产和人民生活带来极大的危害[3]。
1 天然橡胶初加工废水主要污染物及特点
1.1 天然橡胶初加工废水水质特点
在制胶生产过程中，凝固和稀释胶乳、洗涤凝块和制胶机械的用水，以及新鲜胶乳的大量乳清和未凝固部分，最后都变成废水。目前，我国常见的天然橡胶加工废水种类主要有浓缩乳胶加工废水、胶清胶加工废水、乳胶标准胶加工废水和子午胶加工废水。浓缩乳胶加工废水主要污染物有橡胶烃、蛋白质、氨氮和磷酸根;胶清胶加工废水主要污染物有橡胶烃、蛋白质、氨氮、硫酸根、磷酸根等;橡胶烃加工废水具高有机污染物浓度高、硫酸根浓度高、氨氮浓度高、总磷浓度高的特点，是典型的难处理工业废水;乳胶标准胶加工废水主要污染物有橡胶烃、蛋白质、甲酸、乙酸、氨氮和磷酸根;子午胶加工废水主要污染物有橡胶烃、少量氨氮和微量磷酸根，子午胶加工废水水质较好，污染程度比其他几种天然橡胶加工废水轻。
天然橡胶初加工废水特点：
天然橡胶初加工不同产品产生的废水水质差距较大，最难处理的是胶清胶加工废水，最容易处理的是子午胶加工废水。
天然橡胶初加工废水水质复杂、处理难点大，具有高COD、高氨氮、高TP的特点，胶清胶废水中还要有大量硫酸根离子，硫酸根浓度高达2000mg/L。
天然橡胶加工废水水量大。
天然橡胶加工废水中含有大量的氨氮和有机物，废水具有臭味和刺激性气味。
天然橡胶加工废水，含有大量的橡胶烃，橡胶烃分子长时间容易发生结块和板结，堵塞工艺管道和设备。
除子午胶加工廢水外，其他三类天然橡胶加工废水均呈现偏酸性，尤其胶清胶废水pH值可低至5以下。
1.2 天然橡胶初加工废水水质情况
2018年7月-2018年12月，多次到海南天然橡胶产业集团股份有限公司下属橡胶加工厂——金联橡胶加工厂、金水橡胶加工厂、金林橡胶加工厂、金石橡胶加工厂调研。根据现场调研和取样化验，汇总各类天然橡胶加工厂水质情况如下表。
2 酸化+厌氧工艺及在橡胶初加工废水预处理中的应用
2.1 酸化工艺介绍
浓缩乳胶加工过程产生的废水中含有大量的天然橡胶，含量约为0.2%左右，pH呈现弱酸性。胶清胶废水加工过程产生的废水中含有大量的硫酸根和氢离子，pH值为5左右。在污水预处理过程，经常将胶清胶废水和浓缩乳胶废水混合，降低浓缩乳胶废水pH值，加速浓缩乳胶废水中的天然橡胶凝固，以回收废水中的天然橡胶，减小后续污水处理负荷。
酸凝固胶乳的机理主要是增加胶乳中氢离子的量，从而降低胶乳的pH值，压缩双电层，使水化膜变薄，当达到蛋白质的等电点时，电动电位为零，橡胶粒子间无斥力，它们相互聚集而凝固成块。
酸化池容积保证高浓度废水3 d以上的有效停留时间，以利酸化，同时酸化池必须方便收集浮胶和收集臭气，酸化池必须做封闭处理，避免对周围空气质量造成影响。
酸化池作用：回收胶乳，增加经济效益;
防止后续污水处理系统因浮胶过多引起堵塞;酸化回收胶乳作为污水处理的预处理单元作用至关重要，污水中如果存在过多胶乳会严重堵塞后续管道和设备。 减低废水中的有机物浓度，减轻后续工艺对有机污染物的去除压力。
2.2 厌氧工艺介绍
厌氧反应在无氧的条件下，利用厌氧微生物的代谢作用，把废水中的有机物转化为小分子的有机物和无机物（主要是CH4、CO2、H2S）以及细胞物质的过程，其过程包括水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷三个阶段。有人把厌氧反应器根据年代的不同分成了3代，详细见下表。
在天然橡胶初加工废水处理过程中，厌氧微生物技术是一种十分经济有效的处理技术，能利用最低的运行成本，大幅度削减废水中的有机物，同时产生的沼气还能回收利用，所以目前大多数天然橡胶初加工废水中都使用了厌氧微生物处理工艺。根据对海南省、广东省和云南省大量橡胶加工厂调研显示，使用最多厌氧反应器类型是厌氧接触池，除此之外还有少量的上流式厌氧污泥床和厌氧流化床。
2.3 酸化工艺在橡胶初加工废水预处理中的应用
李宗良[4]等，采用“酸化池+调节池+一级厌氧池+二级厌氧池+厌氧沉淀池+三级氧化塘+一体氧化沟+混凝沉淀+回用水质”处理广垦橡胶集团茂名加工厂的浓缩乳胶、胶清胶、标准胶加工废水，取得良好的处理效果，出水COD≤100mg/L、氨氮≤10mg/L。方海雄等，采用“酸化+混凝沉淀+調节池+一级UASB+二级UASB+一级A/O+二级A/O+回用水池”处理海南天然橡胶产业集团金兴加工厂的标准胶废水，取得良好效果，出水COD≤100mg/L、氨氮≤15mg/L。
通过对海南天然橡胶产业集团下属加工厂调研显示，每个加工厂都采用了酸化+厌氧技术进行了废水进入生化池前的预处理，且效果比较理想。以金联橡胶厂为例，金联加工厂废水种类有浓缩乳胶废水、胶清胶废水、标准胶废水、子午胶废水，水质复杂。金联加工厂废水处理工艺采用分股分质预处理后，全部废水最后混合进入生化池，浓缩乳胶废水和胶清胶废水混合后进入酸化池，酸化后进入沉淀池和1号厌氧接触池，标准胶废水经酸化池后，直接进入2号厌氧接触池，1号和2号厌氧池出水进入调节池，之后进入后续两级A/O处理系统，子午胶废水经调节池后直接进入二级A/O系统，两级A/O出水进入末端混凝沉淀池，之后达标排放，处理后出水COD≤100mg/L、氨氮≤15mg/L、TP≤3mg/L。
3 结语
酸化+厌氧技术作为天然橡胶加工废水的预处理有比较理想的去除效果，既降低了废水中污染物浓度，又可回收乳胶和沼气，尤其是含有浓缩乳胶和胶清胶生产的天然橡胶加工企业效果更为显著。酸化作为厌氧的前一个工序，其效果好坏可直接影响厌氧系统的处理效果，废水中乳胶回收效果不好，容易堵在厌氧系统管道和设备，甚至会造成厌氧系统瘫痪，所以酸化至关重要，建议酸化停留时间大于等于3d，如果条件允许可考虑更长时间。天然橡胶初加工废水处理中的厌氧反应器，宜采用结构简单、不易发生堵塞的反应器。
参考文献
[1]高天明，黄茂芳等.微生物凝固和酸凝固对天然橡胶性能的影响[J].热带农业科学，2010，5（30）：6-9.
[2]王庆武.橡胶工业废水处理探讨[J].环保节能与安全，2013，7（39）：45-48.
[3]宁家胜.橡胶加工废水处理技术应用实例[J].资源与环境，2016，（2）：47-50.
[4]李宗良，蒋一帆，黎燕飞.天然橡胶加工废水处理工艺探讨[J].广东化工，2010，11（37）：160-162.
[5]李采芳，杨丹，王志刚.A/O+高效沉淀池+深床滤池用于污水厂提标扩建[J].中国给水排水，2018，16（34）：88-91.
[6]宁家武.A/O+高效沉淀池+深床滤池用于污水厂提标扩建[J].中国给水排水，2018，16（34）：88-91.
收稿日期：2019-08-19
作者简介：房豪杰（1979-），男，汉族，博士，高级工程师，研究方向为环境污染控制。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15100298.htm
