橡膠助劑生產(chǎn)廢水預(yù)處理工藝優(yōu)化途徑

韓晴晴

(山東省單縣人力資源和社會保障局，山東 菏澤 274300)

我國橡膠助劑產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，規(guī)模已經(jīng)逐漸壯大，已經(jīng)成為了全球第一的橡膠助劑生產(chǎn)國家，產(chǎn)量占據(jù)了全球比例的70%以上。由于橡膠助劑產(chǎn)品的類型十分豐富，如促進劑、防老劑、黏合劑等，再加上當前技術(shù)設(shè)備支撐不足，工藝水平不高，所以在實際的生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢水。為此，研究橡膠助劑生產(chǎn)廢水的預(yù)處理工藝，有著重要現(xiàn)實意義。

1 橡膠助劑生產(chǎn)廢水的特點

橡膠助劑生產(chǎn)廢水主要是來源于水洗工序和過濾母液，成分十分復(fù)雜，其一般都含有大量的無機鹽、有機硫等，這些有機物的濃度很高，并且在短時間內(nèi)難以有效降解。再加上化學(xué)需氧量也很高，每升的含量接近10 000 mg，伴隨著其他苯胺、甲苯、環(huán)己胺等副產(chǎn)物，所以通常不能夠采用簡單的生化法對其進行處理[1]?？偨Y(jié)而言，橡膠助劑生產(chǎn)廢水的特點可以歸納為三點：其一是含有大量的無機鹽，在橡膠助劑的實際生產(chǎn)過程中，會發(fā)生氧化反應(yīng)、酸堿調(diào)節(jié)反應(yīng)等，所以會產(chǎn)生無機鹽如氯化鈉、硫酸鈉等，嚴重的時候每升廢水含鹽的濃度會達到7%以上。其二是化學(xué)需氧量濃度較大，在實際的生產(chǎn)過程中，為了能夠有效地降低廢水量，且提高產(chǎn)出量，則母液中的化學(xué)需氧量濃度就會逐漸上升，嚴重的時候每升廢水濃度會達到數(shù)萬毫克。如果不對這些廢水做好預(yù)處理措施，則會對生化池的微生物產(chǎn)生較大的負面影響。其三是污染因子很多，且變化較大。在生產(chǎn)橡膠制品的過程

中，常常會使用很多助劑，使得廢水的色度較高，化學(xué)需氧量較高，降解難度較大，生化處理的方法并不適用。

2 傳統(tǒng)的橡膠助劑生產(chǎn)廢水預(yù)處理工藝

首先，由于橡膠助劑的種類十分豐富，且小噸位的品種很多，所以就使得生產(chǎn)廢水具體的成分并不一樣。例如，在生產(chǎn)促進劑M、促進劑DM、硫化促進劑CBS時，一般會產(chǎn)生M、DM和CBS等廢水[2]。不同污染物的特征，使得不同廢水的處理方式不同，如果采用簡單的生物處理方法，往往并不會取得較好的效果。再加上廢水中不僅含有一定的污染物，同時還含有一定量的產(chǎn)品原料，所以，工作人員怎樣能夠有效的提取和回收原料，也是其需要解決的問題。

其次，就現(xiàn)在的發(fā)展情況來看，蒸餾法是常用的廢水預(yù)處理方法，對于DM廢水和CBS廢水的處理，需要設(shè)備蒸餾釜、蒸汽噴射壓縮器、預(yù)熱器，但是這一方法的缺點是能耗較大，對于設(shè)備的腐蝕性較高，同時餾出液和釜液中的有機物沸點較高，也難以揮發(fā)出去，不僅處理效果不佳，還有可能會造成二次污染。除此之外，還有一種處理方法是吸附法。例如工作人員選擇活性炭物質(zhì)作為吸附劑，但是這一方法的缺點是成本較高，且活性炭的回收利用率較低，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用率不高。

由于廢水中的有機污染物含量很高，而對于微生物而言，氯化鈉以及促進劑等會對其產(chǎn)生強烈的毒性，所以增加了處理的難度。如上所述，對于生產(chǎn)廢水的處理方法常見是蒸餾法、濕式氧化等，但是這類處理工藝的缺點較多，不僅使得企業(yè)的投入成本加大，還占據(jù)了一定的物理空間，對于員工的操作要求較高，同時生化系統(tǒng)也十分不穩(wěn)定，只能對少量的廢水實施處理，無法展開大規(guī)模的處理工作。在現(xiàn)代化的技術(shù)應(yīng)用中，個別企業(yè)會將物理方法、化學(xué)方法、生化方法等綜合運用，希望能夠獲得較好的效果，提高處理效率，如下就對工藝優(yōu)化策略進行探討。

3 橡膠助劑生產(chǎn)廢水預(yù)處理工藝優(yōu)化策略

3.1 液膜分離技術(shù)預(yù)處理M廢水

首先，工作人員可以制備W/O型乳化液，以此達到分離M廢水中的苯胺鹽與其他有機物的目的。選取一種或者是兩種以上的表面活性劑，如常見的Span-80、L-113B等，選取一種或兩種添加劑，如液體石蠟、丙三醇等，選擇一種或兩種以上的膜溶劑，如航空煤油、加氫煤油等，將上述三種混合物混合在一起，為油相，以硫酸溶液為水相，將二者再次混合，就能制備成W/O型乳化液[3]。

其次，工作人員將制備成功的W/O型乳化液和M廢水混合在一起，選擇100～150 r/min的轉(zhuǎn)速對其攪拌萃取，時間為20～30 min。而后，靜置分層，能夠得到上層的油相和下層的水相，用體積表示W(wǎng)/O型乳化液的用量，為M廢水總量的5%～10%。

最后，工作人員將油相放置到靜電破乳裝置中，破乳0.5～1 h，借助高壓靜電場的作用，再次分層第二油相和第二水相。這里得到的第二油相可以直接回收，并且調(diào)節(jié)水相的pH，析出后的淡黃色固體M也可以過濾后將其吸收。

3.2 絡(luò)合萃取技術(shù)預(yù)處理DM廢水

首先，工作人員需要制備絡(luò)合萃取劑，目的是為了能夠有效的將DM廢水中的M鈉鹽與其他有機物分離開來。具體的操作流程是：將萃取劑和稀釋劑混合配制，一般就萃取劑的用量來看，可以將其體積控制到30%～50%。萃取劑可以選擇三烷基叔胺、磷酸三丁酯，稀釋劑可以選擇航空煤油、加氫煤油等。

其次，工作人員將DM廢水的pH值調(diào)至3～5，然后將其和絡(luò)合萃取劑混合在一起，選擇150～250 r/min轉(zhuǎn)速攪拌萃取0.5～1 h。靜置之后，分層得到油相和水相。用體積單位計算絡(luò)合萃取劑的加入量，為DM 廢水量的3%～10%[4]。

最后，工作人員將上述得到的油相和堿性水溶液混合在一起，堿性水溶液可以選擇一種或者是兩種以上的混合物，如NaOH水溶液、KOH水溶液、Na2CO3水溶液等。將其放置到轉(zhuǎn)速為每分鐘150～250 r/min機器中攪拌萃取0.5～1 h，靜置后分層為油相和水相，完成處理工作。

3.3 液膜分離技術(shù)預(yù)處理CBS廢水

首先，工作人員需要制備W/O型乳化液，目的是分離CBS廢水中的環(huán)己胺與其他有機物。具體的操作流程如上所述，但是需要尤其注重內(nèi)容比例，即表面活性劑、添加劑和膜溶劑的體積比可以是2:3，油相和水相的體積比可以是2:1。

其次，工作人員將CBS廢水與W/O型乳化液混合在一起，放置于轉(zhuǎn)速100～150 r/min的機器中，攪拌萃取20～30 min。靜置之后出現(xiàn)分層，上層為油相，下層為水相。用體積單位計算W/O型乳化液的用量，為M廢水量的15%～20%。

再次，將油相放置于靜電破乳裝置中，破乳0.5～1 h，而后借助高壓靜電場的作用，分層為油相和水相，這里的水相中含有環(huán)己胺，預(yù)處理完成[5]。

4 案例分析

4.1 案例簡介

某橡膠助劑生產(chǎn)企業(yè)有三個生產(chǎn)車間，1號車間的生產(chǎn)廢水主要污染成分是二甲胺和氯離子等；2號車間的生產(chǎn)廢水的污染成分是五氯硫酚、DMF、氯離子等；3號車間的生產(chǎn)廢水污染成分是鄰氨基硫酚鈉、氯離子；?；ざ蔚纳a(chǎn)廢水污染成分為苯甲酸鈉和氯離子等。

4.2 原預(yù)處理工藝

1號車間的生產(chǎn)廢水來源主要是生成水和洗滌水，通過檢測其pH值為7～9，屬于中性狀態(tài)。同時該廢水中的有機物含量較高，可生化性比較差，頭道水中的氯離子含量是水洗水的兩倍，并且喊伴有大量的溶解性胺類物質(zhì)。就現(xiàn)場排出的廢水情況來看，其中含有大量的白色漂浮物，在預(yù)處理的時候，主要是采用了氣浮等措施，具體的操作流程是：首先將其收集到收集池中，并向其中加入一定劑量的藥劑，而后將廢水排入到反應(yīng)池中，再進入到混凝沉淀池中，經(jīng)過一段時間后沉淀。最后進入反應(yīng)池和沉淀池對其處理。2號車間的生產(chǎn)廢水中含有大量的五氯硫酚、DMF、氯離子等，其狀態(tài)屬于強酸性。頭道水的pH值檢測為0～1，水洗水的pH值檢測為1～3。所以需要對頭道水和水洗水分別收集處理，尤其是對于頭道水而言，更要加強對DMF溶劑成分的回收預(yù)處理。但是實際操作中，由于2號車間的廢水具有強酸性的特點，在原本的預(yù)處理工藝中采用了電解處理方法，工作人員未對其pH值調(diào)節(jié)，后續(xù)的沉淀工作也沒有做到位。3號車間的生產(chǎn)廢水屬于堿性的狀態(tài)，頭道水pH值檢測為10～13，水洗水的pH值檢測為8～10，在原本的預(yù)處理工藝中采用了三效蒸發(fā)法，但是因為廢水的鹽度、色度及化學(xué)需氧量過高，導(dǎo)致了該方法的能耗較高，最終處理得到的效果也不佳。

4.3 預(yù)處理工藝優(yōu)化策略

首先，針對1號車間廢水中含有的大量白色漂浮物，在原本的方法中主要是由人工進行打撈，而后回收物料，這種方法的結(jié)果不僅會浪費大量的水，用其沖洗地面，且最終處理的效果也不理想。所以，可以采用壓力溶氣氣浮回收物料的方法進行優(yōu)化，這樣能夠有效保障物料回收的品質(zhì)不會發(fā)生相應(yīng)的改變。應(yīng)用該方法之后，生產(chǎn)廢水中的化學(xué)需氧量降低了20%。針對頭道水的含鹽量較高情況，應(yīng)用研發(fā)系統(tǒng)對其處理，結(jié)果較好。

其次，針對2號車間的生產(chǎn)廢水，其中本身含有具有回收價值的DMF溶劑和硫化物。所以，對于前者的回收而言，可以采用萃取精餾的方法，對其進行提煉，同時應(yīng)用活性炭纖維回收吸附；對于后者的回收而言，采用加堿回收的方法[6]。最終，生產(chǎn)廢水中的化學(xué)需氧量去除率提高到了60%。

最后，針對3號車間的生產(chǎn)廢水，其中含有了濃度很高的化學(xué)需氧量和鹽分，同時伴有其他浮油、懸浮等成分。采用高效沉淀器，能夠有效解決廢水中的懸浮成分可能造成的堵塞風(fēng)險，進一步提高了蒸發(fā)系統(tǒng)中的工作效率[7]。同時，在原本的處理方法中，主要是應(yīng)用了三效蒸發(fā)系統(tǒng)，其耗電量很高，而優(yōu)化工藝之后，采用機械蒸汽再壓縮技術(shù)，耗能得到了明顯降低，使得成本在原本的基礎(chǔ)上減少了2/3，也保障了生產(chǎn)廢水中化學(xué)需氧量和鹽分濃度下降了90%。

5 結(jié)語

由于不同橡膠助劑的成分不同，所以生產(chǎn)廢水的主要污染物也不一樣，應(yīng)采取針對性的處理方法，提高處理效果，獲得優(yōu)質(zhì)的處理結(jié)果。如上所述，分別介紹了不同生產(chǎn)廢水的處理方法，有效降低了難于生物降解的物質(zhì)，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益，保護了生態(tài)環(huán)境。