CN101362621B - 一种天然橡胶加工废水的组合技术处理方法 - Google Patents

一种天然橡胶加工废水的组合技术处理方法 Download PDF

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Abstract

一种处理天然橡胶加工废水的技术，它是对天然橡胶加工废水进行混凝预处理、完全混合活性污泥法(CMAS)主体生化处理和UV/纳米TiO2光催化氧化主体脱除氨氮处理及剩余CODcr、SS去除处理。天然橡胶加工废水与FeCl3和PAM反应进行混凝预处理可去除40％-45％的CODcr、82％-85％的浊度，再利用塔式曝气实验装置进行CMAS处理最优条件下能去除87.1％的COD、83.2％的SS，UV/纳米TiO2光催化氧化技术进行主体脱除氨氮处理(第一阶段)最优条件下可去除68.1％的氨氮，第二阶段的去除处理最优条件下可去除69.2％的剩余的CODcr。

Description

一种天然橡胶加工废水的组合技术处理方法
1、技术领域
本发明包括天然橡胶加工废水的混凝、CMAS、UV/纳米TiO2光催化氧化处理技术，为环境科学与工程领域的水污染控制治理技术。
2、背景技术
目前，国内外天然橡胶加工废水(下简称橡胶废水)的处理方法都以生物法为主体，以氧化塘(厌氧、好氧、兼性)、厌氧、好氧为三大处理方法。国内对橡胶废水的处理主要有以下几种。氧化塘自然曝气氧化法、厌氧—氧化塘自然曝气法、氧化塘—活性污泥机械强制曝气法、厌氧—活性污泥机械强制曝气氧化法、乳清循环使用+UASB法、水生生物法等。
它们的缺点是占地面积大，处理时间长，涉及厌氧的有恶臭产生，也未包含带有资源化残胶性质的预处理。
3、发明内容
为了克服橡胶废水处理上时长、恶臭、占地面积大的缺点，本发明将混凝、CMAS、UV/TiO2光催化氧化技术分步依次应用于橡胶废水的处理。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：
(1)将混凝技术应用于橡胶废水预处理
筛选出三氯化铁(FeCl3)作为混凝剂，以聚丙烯酰胺(PAM)做助凝剂。通过两者的合适比例搭配可以去除橡胶废水(水质见表1)40％-45％的CODcr、82％-85％的浊度，最优去除率为45.6％、87.1％。去除后可在固液分离后的沉降絮凝体中回收橡胶颗粒/胶乳(残胶)。(向絮凝体中加入盐酸，盐酸与絮凝体发生反应，反应后剩余不溶物，从不溶物中回收残余橡胶)；若利用聚合氯化铝作为混凝剂、聚丙烯酰胺作助凝剂，处理后废水CODcr、SS浓度降低幅度虽较FeCl3作混凝剂、聚丙烯酰胺作助凝剂时小，但絮凝体更利于残胶回收。
                   表1  混凝处理实验用水水质
Figure G071E1593320071031D000011
(2)利用塔式曝气实验装置(见附图)进行完全混合活性污泥法(CMAS)处理
经过(1)中预处理的橡胶废水(水质见表2)进行CMAS处理，通过调整处理的水力停留时间(HRT)为10h，实验装置对废水的处理效果最佳，COD的去除率为83.9％，SS的去除率为81.4％。再调整装置中的最适溶解氧浓度为1.1mg/L，此时COD、SS的去除率达到最大，为87.1％、83.2％。
                表2  CMAS处理所用废水水质/mg.L-1
Figure G071E1593320071031D000021
(3)利用UV/纳米TiO2光催化氧化技术进行主体处理
鉴于UV/纳米TiO2光催化氧化技术良好的脱氮效果以及在高浓度有机废水上的高效处理效果，利用它进行主体脱氨氮处理，再去除剩余CODcr、SS。实验废水为CMAS处理后的橡胶废水。具体水质见表4。在第一阶段的脱氨氮处理中，在最佳条件(pH＝9.2，TiO2用量＝3.000g，反应时间＝3h)下的去除率为68.1％(达标)，此条件下COD最优去除率为25.4％，SS最佳去除率为4.1％。
第二阶段去除剩余CODcr、SS，在最佳条件(pH＝3.2，TiO2用量＝3.000g，反应时间＝2.5h)下对剩余CODcr的去除率为69.2％，仅仅满足调节pH在3.29时，SS的去除率已为71.3％(达标)。
                   表3  光催化脱氮研究所用水质/mg.L-1
Figure G071E1593320071031D000022
本发明的有益效果是，可以将橡胶废水达标(NY687-2003)处理，而且与2中传统处理相比，具有反应时间大大缩短(处理时间20h左右)、处理效率高、无恶臭产生、出水资源化利用(无需污泥处理)、占地面积小(塔式装置空间利用率高)等优点，且有充分利用海南丰富的清洁光能源和钛矿资源的应用前景。
4、附图说明
塔式曝气装置为有机玻璃制成，装有液体流量计和气体流量计。塔体直径300mm，总高度3500mm，有效高度3200mm，装置设置10个采样管，呈轴对称分布，以监测溶解氧浓度和水质。塔式曝气试验装置示意图如附图。图中，1.采样管，2.配水，3.出水，4.曝气管，5.进水管，6.排泥管。
橡胶废水经混凝预处理，沉降分离絮凝体后，进入塔式曝气实验装置的高位配水箱(装有水泵)，通过流量调节以间歇或连续方式进入塔体，反应完成后通过配水箱中部管道过滤出水，剩余污泥沉降通过底部管道排出。
5、具体实施方式
(1)混凝处理具体实施例。取废水样，标记为1、2、3号样(系列)，均为500ml。加热至40℃以上，以浊度和CODcr为测试指标，依据其降低量筛选最佳混凝剂。其中，加药量：FeCl3、Fe2(SO4)3、聚合AlCl3(PAC)、Al2(SO4)3均为100mg/L。反应动力学条件：混合阶段搅拌40s，120r.min-1；反应阶段搅拌15min，30r.min-1。依据浊度和CODcr降低率筛选出FeCl3为最佳混凝剂。再保持FeCl3最佳投加量80mg.L-1不变，确定出聚丙烯酰胺(PAM)的最佳用量为0.8mg/L。
(2)利用塔式曝气装置进行的CMAS处理具体实施方式。在污泥培养成熟后，通过连续进水、阶段出水，确定装置处理的最佳水力停留时间和溶解氧量([O2])。在溶解氧量一定(0.9mg/L左右)下，分批通入废水进行处理，优选最佳HRT。HRT＝10h时，CODcr、SS去除率最高。再保持该HRT，分批通入废水，通过改变曝气强度改变废水中的溶解氧浓度，确定所需最适溶解氧浓度。[O2]测定值取各采样点均值。依据COD、SS去除效果与废水中[O2]的关系确定最佳溶解氧量为1.1mg/L。
污泥培养方法：所用污泥取自中国热带农业科学院试验场胶厂车间洗胶废水流出槽，该污泥呈灰褐色，部分呈絮状。接种污泥量约2.0L。具体指标如表4所示。
                   表4  塔式曝气试验装置所用培养污泥性质
Figure G071E1593320071031D000031
取回的接种污泥采用CODcr负荷提升法培养(因为同种废水省去驯化环节)。通过梯度进水、循环培养的方式，在好氧曝气条件下培养。由于橡胶废水可生化性较好，加之完全混合法具有较强中和能力，本研究不预先调节pH。采用低浓度进水、低流速循环的方式，在监测溶解氧的前提下，同时适当控制曝气强度，依据CODcr、SS的去除效果以及镜检判断污泥的培养状况，再依据培养状况适当提高进水浓度，增加循环流速。在培养阶段，除极个别天气，室温稳定在28.5℃～30.5℃。由于培养采用低负荷，足够溶解氧供应，培养较快，在第7d培养成功。
(3)UV/纳米TiO2光催化氧化技术进行主体处理的具体实施方式。
第一阶段和第二阶段的实施步骤：通过100w的汞灯照射悬浮有纳米TiO2粉体的橡胶废水。具体步骤如下：室温下(26℃～33℃)，将TiO2粉体放入装有橡胶废水的100mL烧杯中，搅拌后照射。烧杯放在距紫外光源5cm处。光源波长为254nm，平均紫外辐射强度为92.3微瓦/cm2。光催化反应0.5-3h后，用分光光度法检测水样中未生成N2脱出的氨氮，利用吸光度值的变化判断光催化处理效果。

Claims (1)

1.一种天然橡胶加工废水的组合技术处理方法，其特征在于包括混凝技术预处理、CMAS完全混合活性污泥法处理、UV/纳米TiO2光催化氧化技术处理；
混凝技术预处理，其特征之一在于利用FeCl3作混凝剂、聚丙烯酰胺作助凝剂，向天然橡胶加工废水中投加FeCl3，搅拌后再投加聚丙烯酰胺搅拌，待搅拌完成后静置沉降，固液分离后，向絮凝体中加入盐酸，盐酸与絮凝体发生反应，反应后剩余不溶物，从不溶物中回收残余橡胶；
CMAS完全混合活性污泥法处理，其特征在于是利用塔式曝气实验装置将混凝技术预处理后的废水与取自天然橡胶加工废水生产车间废水流出槽的污泥再培养后得到的成熟活性污泥充分混合，混合液循环流动进行处理的；
UV/纳米TiO2光催化氧化技术处理，其特征在于向利用CMAS完全混合活性污泥法处理后的废水投加纳米二氧化钛，在紫外光照射下，前后分两阶段进行NH3-N和CODcr、SS的去除，第一阶段，调节pH在8.6～10，在100w的汞灯下照射悬浮有纳米TiO2粉体的CMAS完全混合活性污泥法处理后的废水，照射3h后，去除大部分NH3-N，少量CODcr、SS；第二阶段，将pH调到2.7～3.5，在100w的汞灯下照射第一阶段处理后废水，照射2.5h后，去除绝大部分剩余CODcr、SS。
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