一種丁苯橡膠廢水處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種水處理工藝，尤其涉及一種丁苯橡膠廢水處理工藝。它依次包括以下步驟：將CODcr為800-1000mg/l、SS為100-150mg/l的丁苯橡膠廢水以1-3m3/m2.min的流量通過錯流式聚結填料區，同時通過加入所述錯流式聚結填料區內的過氧化氫氧化劑和硫酸亞鐵催化劑進行催化氧化反應；向反應后的廢水中加入絮凝劑，通過加入的絮凝劑與水中膠體顆粒發生電中和或雙電層壓縮而凝聚脫穩,脫穩顆粒再相互聚結而形成初級微絮凝體；然后投加電解質以及與電解質具有帶相反電荷膠體的混凝劑，中和水中的帶電膠體，使膠粒凝聚為絮凝體；采用斜管沉降池并在重力作用下進行分離，獲得CODcr≤400的出水。本發明反應條件溫和、處理效果穩定；處理后的出水B/C值提高到0.3以上，適宜后續進生化處理系統。
【專利說明】一種丁苯橡膠廢水處理工藝
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種水處理工藝，尤其涉及一種丁苯橡膠廢水處理工藝。
【背景技術】
[0002]丁苯橡膠(SBR)是丁二烯和苯乙烯的共聚物，按聚合體系又可分為自由基引發的乳液聚合丁苯橡膠(ESBR，簡稱乳聚丁苯橡膠)和陰離子溶液聚合的溶液聚合丁苯橡膠(SSBR，簡稱溶聚丁苯橡膠)兩類。由于市場的需求，國內大部分生產廠家均生產乳聚丁苯橡膠。乳聚丁苯橡膠生產技術已經成熟和定型。生產工藝過程由單體貯存和配制、化學品配制、聚合、單體回收、膠漿貯存及摻混、凝聚、干燥及壓塊包裝等工序組成。丁二烯、苯乙烯和水、乳化劑、電解質、活化劑、引發劑在聚合反應釜中聚合。聚合后的膠漿經二級閃蒸脫除未反應的丁二烯，再經過脫氣塔脫除未反應的苯乙烯。脫氣后的膠漿進入后處理工序，加入凝聚劑、防老劑、油乳液及其它助劑后，經凝聚、擠壓脫水、干燥、壓塊、包裝生產出最終產品丁苯橡膠。乳液聚合法生產丁苯橡膠過程中，因原料含量不同或加入的引發劑不同，會生產成不同牌號的丁苯橡膠，但是主要原材料的品種是相同的。
[0003]丁苯橡膠廢水中的主要污染物是未回收完全的丁二烯和苯乙烯單體以及生產過程中添加的各種助劑(促進劑、防老劑、阻聚劑)，污染物成分較復雜，大部分污染物屬于有毒有害難生化降解物質，廢水處理難度大。丁苯廢水所含污染物種類及濃度有很大差異，成分也非常復雜。主要原因:受原料及操作影響，同一體表裝置的污染物組成及濃度不斷變化；受操作、裝置開停工影響，幾種高濃度廢水混兌比例變化會造成混合后廢水污染物組成及濃度不斷變化。廢水中COD含量較高800-1000mg/L，B/C值較低一般為0.1-0.25。
[0004]CN102020360B (2012-5-30)公開了一種橡膠生產廢水的處理方法，然而該方法不適于對丁苯橡膠廢水處理。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種工藝流程短、運行管理簡單、處理效果穩定的丁苯橡膠廢水處理工藝。
[0006]本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的:
一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其依次包括以下步驟:
(1)催化氧化:將CODcr為800-1000mg/l、SS為100-150mg/l的丁苯橡膠廢水以l_3mVm2.min的流量通過錯流式聚結填料區，同時通過加入所述錯流式聚結填料區內的過氧化氫氧化劑和硫酸亞鐵催化劑進行催化氧化反應；
(2)混凝:向反應后的廢水中加入絮凝劑，通過加入的絮凝劑與水中膠體顆粒發生電中和或雙電層壓縮而凝聚脫穩，脫穩顆粒再相互聚結而形成初級微絮凝體；然后投加電解質以及與所述電解質具有帶相反電荷膠體的混凝劑，中和水中的帶電膠體，使膠粒凝聚為絮凝體；
(3)沉淀:采用斜管沉降池并在重力作用下進行分離，獲得CODcr( 400的出水。[0007]在錯流式聚結填料區內加入氧化劑和催化劑，形成催化氧化反應器，整體采用平推流形式，反應器共分6個室，廢水從反應器下部進入，以推流形式通過反應器，從反應器下部出水。催化氧化出水呈酸性，在反應器出水管道加堿液，使PH達到要求后進入斜管沉降池。
[0008]本發明相當于將聚結填料的初步分離作用應用到催化氧化反應器中，綜合利用了兩者的效果，然后進行反應，利用氧化劑，誘發產生多種形式的強氧化活性物質(.0H、HO2.、過氧離子等)，尤其是氧化能力極強的.0H自由基，其氧化電位為2.80V，僅次于氟的
2.87V。.0H幾乎無選擇地與廢水中的任何有機污染物反應，能作為引發劑誘發后面的鏈反應，將有機物徹底地氧化為二氧化炭、水或礦物鹽，不產生新的污染物。.0Η降解有機物的歷程如下:
① R+?而—ROiI②RCHCK.?RCH0+*0H^RC00H ④ RCOOH+.0HiCO: +H；0,
Fe2+與H2O2間反應速度很快，生成氧化能力很強的.0H自由基，.0H與有機物反應，使C-C鍵或C-H鍵發生裂變，最終氧化為CO2和H2O,從而使廢水的COD大大降低，同時Fe2+作為催化劑，可被O2氧化成Fe3+，生成Fe(OH)3膠體出現，Fe (OH) 3膠體具有絮凝、吸附功能，亦可去除水中部分有機物。由于反應速率相當快，基本接近擴散速率控制的極限(IOlOmor1.L.S—1)，表明氧化反應速度主要是由.0H的產生速度。
[0009]本發明混凝包括凝聚和絮凝，凝聚過程主要是通過加入的絮凝劑與水中膠體顆粒迅速發生電中和/雙電層壓縮而凝聚脫穩，脫穩顆粒再相互聚結而形成初級微絮凝體；絮凝過程則是促使微絮凝體繼續增長形成粗大而密實的沉降絮體。
[0010]混凝機理有雙電層 壓縮、電中和、吸附架橋及沉淀物網捕機理。投加電解質后，電解質在溶液中形成的反離子使雙電層被壓縮，膠體ζ電位下降，最終使膠體脫穩；投加具有帶相反電荷膠體的混凝劑，可中和水中的帶電膠體，?電位的絕對值隨之下降，膠體脫穩，但過量加入混凝劑，會使膠體重新帶電而再穩；吸附架橋機理是指線狀或分枝長鏈狀的高分子物質與膠體接觸時，其化學官能團被兩個或兩個以上的膠體吸附，而使膠粒凝聚為大的絮凝體。已架橋絮凝的膠粒，如受到劇烈的攪拌，架橋聚合物可能由另一膠體表面脫開，并重又卷回所在膠粒表面，使膠體再穩，投加過量的高分子聚合物，也會使膠體再穩。
[0011]沉淀池原理:為了說明沉淀池的工作原理，假定:(I)進出水均勻分布到整個橫斷面；(2)懸浮物在沉降區等速下沉；(3)懸浮物在沉淀過程中的水平分速等于水流速度，水流是穩定的；(4)懸浮物落到池底污泥區，即認為已被除去。符合上述假設的沉淀池成為理想沉淀池。在理想的平流沉淀池的沉淀區，每個顆粒一面下沉，一面隨水流水平運動，其軌跡是向下傾斜的直線，沉降速度大于沉降池的截留速度的顆粒可全部除去；沉降速度小于沉降池的截留速度的顆粒因處于水面以下，也可除去一部分。實際運行的沉淀池與理想沉淀池是有區別的。主要是由于沉淀池進口及出口構造的局限，使水流在整個橫斷面上分布不均勻。本工藝中采用斜管沉降池，其原理:將水深為H的沉降池分隔為η層淺池，每淺池深度為Η/η，則當沉淀區長度為原沉淀區長度的I/η時，可處理與原來的沉降池相同的水量，并達到完全相同的處理效果。這說明，減小沉淀池的深度，可以縮短沉降時間，因而減少沉淀池的體積，提聞了沉淀效率。[0012]本發明通過錯流式聚結填料區進行初次分離后，除去部分有機物；然后在其中反應；之后再進行混凝；最后利用水中絮凝體顆粒與水的密度差、在重力作用下進行分離絮凝體沉淀；沉淀同時采用斜管沉降池，可以縮短沉降時間，因而減少沉淀池的體積，提高了沉淀效率；同時將分層的隔板傾斜一個角度，可便于自行排泥，從而使丁苯橡膠廢水處理具有投資少、效率高、安全可靠、便于操作管理等優點。
[0013]作為優選，所述丁苯橡膠廢水處理工藝在一體化高效水處理反應器中進行，所述一體化高效水處理反應器包括外殼、設置在外殼壁上的進水口和出水口 ；
其所述外殼內設置有聚結填料區、設置在所述聚結填料區上方的催化氧化試劑加入口以及設置在所述聚結填料區下方的絮凝反應腔；所述絮凝反應腔設置有絮凝劑進口 ；
所述外殼和所述聚結填料區之間設置有圍繞在所述聚結填料區周圍的廢水流道；
所述絮凝反應腔下方設置有斜管沉降池；所述斜管沉降池底部設置有排泥口。
[0014]本發明設備簡單、反應條件溫和、操作方便、處理效果穩定。
[0015]更優選地，所述絮凝反應腔與所述斜管沉降池之間設置有隔板。
[0016]更優選地，所述排泥口設置在所述斜管沉降池底部中間，所述斜管沉降池底部從兩端向中間呈傾斜向下的形狀。
[0017]更優選地，所述聚結填料區采用錯流波紋板、網格板或玻璃纖維排列組合而成。
[0018]設置聚結填料區可促進反應進行，提高反應效率，減小反應器體積和縮短停留時間。使用錯流式聚結填料時，對低雷諾數流體來說，由于水流方向的不斷改變和高的填料表面積，增加了水中顆粒間以及顆粒與填料金屬表面間的相互碰撞，由此顆粒將會聚結變大，進而被分離。但進一步提高流速時，流體瑞流加劇，大的顆粒可能會被打碎，金屬表面上的油相也會被剝離并乳化，這樣，聚結填料就起到靜態混合器的效果了。一般情況下，流體的通量控制在2m3/m2.min。
[0019]進一步優選地，所述網格板為45°或60°的斜板。
[0020]在料液含泥量較高時，宜采用60°填料。更優選地，所述進水口和出水口設置在所述外殼的一側并呈上下位置布置，所述進水口設置在所述聚結填料區的底部。
[0021]更優選地，所述進水口采用布液器結構、
可使進水更平穩均勻。
[0022]作為優選，所述絮凝劑為季銨化的聚丙烯酰胺。
[0023]作為優選，所述電解質為聚胺類陽離子型聚電解質。
[0024]作為優選，所述混凝劑為陰離子聚丙烯酰胺。
[0025]綜上所述，本發明具有以下有益效果:
1.設備簡單、反應條件溫和、操作方便、處理效果穩定；
2.占地面積小、可在廠區內建設、節約投資；
3.處理后的出水B/C值提高到0.3以上，廢水可生化性增強，適宜后續進生化處理系
統；
4.催化氧化部分反應的pH可在較寬的范圍內進行，簡化了工藝，降低了對反應器的材質要求，減少了裝置投資成本。
【專利附圖】
【附圖說明】[0026]圖1是本發明丁苯橡膠廢水處理工藝中采用的一體化高效水處理反應器示意圖。【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0028]如圖1所示，一體化高效水處理反應器包括外殼1、設置在外殼I壁上的進水口 2和出水口 3 ;進水口 2和出水口 3設置在外殼I的一側并呈上下位置布置，進水口 2設置在所述聚結填料區4的底部。進水口 2宜采用布液器結構。外殼I內設置有聚結填料區4、設置在聚結填料區4上方的催化氧化試劑加入口 5以及設置在聚結填料區4下方的絮凝反應腔6 ;外殼I和聚結填料區4之間設置有圍繞在聚結填料區4周圍的廢水流道7 ;絮凝反應腔6下方設置有斜管沉降池8 ;斜管沉降池8底部設置有排泥口 9 ;絮凝反應腔6上設置有絮凝劑進口 61 ;絮凝反應腔6與斜管沉降池8之間設置有隔板10 ;排泥口 9設置在斜管沉降池8底部中間，斜管沉降池8底部從兩端向中間呈傾斜向下的形狀；聚結填料區4采用錯流波紋板、網格板或玻璃纖維排列組合而成；網格板為45°或60°的斜板。
[0029]將CODcr 為 800_1000mg/l、SS 為 100_150mg/l 的丁苯橡膠廢水以 l_3m3/m2.min 的流量通過錯流式聚結填料區以進行初次分離，然后進入進行催化氧化反應，所述反應以過氧化氫為氧化劑、硫酸亞鐵為催化劑；
混凝:向所述應后的廢水中加入絮凝劑，通過加入的絮凝劑與水中膠體顆粒發生電中和或雙電層壓縮而凝聚脫穩，脫穩顆粒再相互聚結而形成初級微絮凝體；然后投加電解質以及與所述電解質具有帶相反電荷膠體的混凝劑，中和水中的帶電膠體，使膠粒凝聚為絮凝體；
沉淀:采用斜管沉降池并在重力作用下進行分離，獲得CODcr ( 400的出水。其中，絮凝劑為季銨化的聚丙烯酰胺；所述電解質為聚胺類陽離子型聚電解質；所述混凝劑為陰離子聚丙烯酰胺。
[0030]丁苯橡膠生產過程中產生的高濃度廢水所含污染物的種類及濃度都有很大差異。在設計中必須充分考慮水質的復雜多樣性，摸清丁苯橡膠裝置各單元廢水的來源，廢水以盡可能平穩的負荷進行混兌后再進入處理系統。根據吉林石化提供的數據、前期調研數據以及蘭州石化丁苯橡膠小時與中試期間的實際數據(吉林石化和蘭州石化丁苯橡膠生產工藝相似)確定廢水設計水質及個單元操作參數如下表1、2、3、4、5。
[0031]表1設計進出水水質
【權利要求】
1.一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于依次包括以下步驟: (1)催化氧化:將CODcr為800-1000mg/l、SS為100-150mg/l的丁苯橡膠廢水以l_3mVm2.min的流量通過錯流式聚結填料區，同時通過加入所述錯流式聚結填料區內的過氧化氫氧化劑和硫酸亞鐵催化劑進行催化氧化反應； (2)混凝:向反應后的廢水中加入絮凝劑，通過加入的絮凝劑與水中膠體顆粒發生電中和或雙電層壓縮而凝聚脫穩，脫穩顆粒再相互聚結而形成初級微絮凝體；然后投加電解質以及與所述電解質具有帶相反電荷膠體的混凝劑，中和水中的帶電膠體，使膠粒凝聚為絮凝體； (3)沉淀:采用斜管沉降池并在重力作用下進行分離，獲得CODcr≤ 400的出水。
2.根據權利要求1所述的一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于:所述絮凝劑為季銨化的聚丙烯酰胺。
3.根據權利要求2所述的一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于:所述電解質為聚胺類陽離子型聚電解質。
4.根據權利要求3所述的一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于:所述混凝劑為陰離子聚丙烯酰胺。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于:所述丁苯橡膠廢水處理工藝在一體化高效水處理反應器中進行，所述一體化高效水處理反應器包括外殼(I)、設置在外殼(I)壁上的進水口( 2 )和出水口( 3 ); 其所述外殼(I)內設置有聚結填料區(4)、設置在所述聚結填料區(4)上方的催化氧化試劑加入口(5)以及設置在所述聚結填料區(4)下方的絮凝反應腔(6);所述絮凝反應腔(6)和所述斜管沉降池上均設置有絮凝劑進口(61)； 所述外殼(1)和所述聚結填料區(4)之間設置有圍繞在所述聚結填料區(4)周圍的廢水流道(7)； 所述絮凝反應腔(6)下方設置有斜管沉降池(8);所述斜管沉降池(8)底部設置有排泥口(9)。
6.根據權利要求5所述的一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于:所述進水口(2)和出水口(3)設置在所述外殼(I)的一側并呈上下位置布置，所述進水口(2)設置在所述聚結填料區(4)的底部。
7.根據權利要求6所述的一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于:所述絮凝反應腔(6)與所述斜管沉降池(8)之間設置有隔板(10)。
8.根據權利要求7所述的一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于:所述排泥口(9)設置在所述斜管沉降池(8 )底部中間，所述斜管沉降池(8 )底部從兩端向中間呈傾斜向下的形狀。
9.根據權利要求8所述的一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于:所述聚結填料區(4 )采用錯流波紋板、網格板或玻璃纖維排列組合而成。
10.根據權利要求9所述的一種丁苯橡膠廢水處理工藝，其特征在于:所述網格板為45°或60°的斜板。
【文檔編號】C02F9/04GK103803748SQ201410076092
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月4日 優先權日:2014年3月4日
【發明者】李光輝, 王甦, 董軍 申請人:中凱化學(大連)有限公司