CN105217870A - 强化橡胶促进剂废水预处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工废水治理领域，特别是提供了一种强化橡胶促进剂废水的预处理工艺。本发明包括以下步骤：酸析曝气：调节废水pH值至2-3，曝气时间2-3h，除去浮油和浮渣；碱解曝气：调节pH值至11-12，曝气时间3-4h；Fenton氧化：调节pH值至2-3，投入过氧化氢溶液3-8mL/L和硫酸亚铁50-100mg/L，氧化时间2-3h；混凝沉淀：调节pH值至6-8，加入适量混凝剂或絮凝剂，除去沉淀杂质；臭氧氧化：上清液调节pH值至9-11，氧化时间1-2h。蒸发：调节pH值至4-5，蒸发浓缩，分离得到盐类副产物，蒸发冷凝液经过其他生化处理后达标排放。本发明低耗、高效、稳定，可实现资源回收利用。

Description

强化橡胶促进剂废水预处理工艺
技术领域
本发明涉及化工废水治理领域，特别是涉及一种强化橡胶促进剂废水的预处理工艺。
背景技术
橡胶促进剂是橡胶工业制品的原料之一，在生产过程中会产生大量高浓度难降解的次磺酰胺类、苯胺类、叔丁胺类及其他杂环杂链类等有机污染物，其随生产废水排出，该类废水有机物种类多且浓度高、含盐量高、毒性强、性质稳定并且极易富集，是目前较难处理的化工废水之一。
目前，针对橡胶硫化促进剂生产废水，常用的处理方法大致有：物理法、化学法、生化法等。
由于废水中较高的盐分和大量的有毒物质，单纯使用生化法处理难以达到排放要求，因此，工艺联合和方法组合成为了这类废水处理的发展方向。其中脱盐最常用的方式是蒸发器蒸发脱盐，现有的技术中，中国专利《一种橡胶促进剂生产废水的处理工艺》(公告号CN103274564)公开了一种橡胶促进剂生产废水的处理工艺，主要由水质调节、碱解、蒸发脱盐、厌氧处理、缺氧好氧处理、芬顿氧化、沉淀、过滤八个部分组成，其优点是废水处理后气味大大降低，水质澄清，色度低，出水满足《橡胶制品工业污染物排放标准》的要求，但是该专利蒸发前预处理不充分，蒸发前水体中的CODcr很高，容易造成沸点高的有机物黏附在蒸发器内壁，不利于蒸发器的稳定运行，也加重后续生化废水的处理负荷。因此，研究一套低耗、高效、稳定，可资源回收利用的橡胶硫化促进剂生产废水的预处理工艺显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低耗、高效、稳定，可资源回收利用的橡胶硫化促进剂生产废水的预处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺，包括以下步骤：
(1)酸析曝气：调节废水pH值至2-3，然后进行曝气，曝气时间为2-3h，然后除去浮油和浮渣；
(2)碱解曝气：酸析后的废水调节pH值至11-12，进行曝气，曝气时间为3-4h；
(3)Fenton氧化：碱解曝气后的废水调节pH值至2-3，投入过氧化氢溶液3-8mL/L和硫酸亚铁50-100mg/L，氧化时间控制在2-3h；
(4)混凝沉淀：Fenton氧化后的废水调节pH值至6-8，加入适量混凝剂或絮凝剂，除去沉淀杂质；
(5)臭氧氧化：步骤(4)中沉淀后的上清液，调节pH值至9-11后，进行臭氧氧化，氧化时间为1-2h；
(6)蒸发：臭氧氧化后的废水调节pH值至4-5，进行蒸发浓缩，分离得到盐类副产物，蒸发冷凝液经过其他生化处理后达标排放。
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺，进一步的，所述步骤(1)中曝气的气液比为(1500-3000):1。
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺，进一步的，所述步骤(2)中曝气在密闭环境下进行，曝气的气液比为(2500-5000):1。
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺，进一步的，所述步骤(1)和(2)中的曝气方式为鼓风曝气。
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺，进一步的，所述步骤(3)中使用的过氧化氢溶液为30％(体积比浓度)，每2-3h投加一次。
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺，进一步的，所述步骤(3)中使用的硫酸亚铁每2-3h投加一次，投加频次与过氧化氢溶液相同。
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺，进一步的，所述步骤(4)中使用的混凝剂为聚合氯化铝，絮凝剂为聚丙烯酰胺。
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺，进一步的，所述步骤(5)中臭氧以高压放电方式产生，产生的臭氧浓度为5-10％(体积比)，通入的臭氧气体的流量为0.4-0.7L/min。
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺，进一步的，所述步骤(6)中蒸发方式为多效浓缩，蒸发压力控制在0.09MPa～0.20MPa。
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺可以除去废水中的大量的高沸点有机物，而后再进入蒸发脱盐工艺，避免了有机物黏附在蒸发器内壁，保证了蒸发器的高效稳定运行，本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺实现了进入蒸发工艺的废水中CODcr浓度低于4500mg/L，蒸发后冷凝液的CODcr低于400mg/L，对废水中的CODcr的去除率高达97％以上，极大程度的减轻了后续生化废水的处理负荷；并且得到白色或微黄色的NaCl、Na2SO4副产物，其中含有的有机物较一般预处理不足而直接蒸发的工艺盐产物相比，组分和含量都有了很大程度的降低，可以作为其他工艺的原料投入使用，避免了资源的浪费，实现了资源的有效利用。本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺在酸析曝气工艺除去大量大分子有机物质后，针对橡胶促进剂废水的特有性质，增加了能够有效分离去除橡胶促进剂废水中的特征污染物质叔丁胺的工艺步骤——碱解，叔丁胺性质稳定，一般的有机物分解如采用微电解法对叔丁胺的分解效果不大，无法有效去除，故本发明利用叔丁胺在碱性条件下易去质子化挥发的性质，将叔丁胺单独分离出来，可作为原料引入橡胶促进剂生产系统中进行回收利用，不仅去除了废水中的叔丁胺，而且实现了其回收利用。本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺在Fenton氧化和混凝沉淀后增加了臭氧氧化工艺，可以有效去除出水的色度，进一步降低废水中的CODcr，为后续处理工艺减轻负荷。
下面结合附图对本发明的强化橡胶促进剂废水预处理工艺作进一步说明。
附图说明
图1为本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
抽取山东某公司产生的橡胶促进剂废水，初始水质CODcr为13640mg/L，盐分为9.3％左右，主要污染因子为N－叔丁基－2－苯并噻唑次磺酰胺和叔丁胺等。如图1所示，该废水经过本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺包括以下步骤：
(1)酸析曝气：调节废水pH值至2.5，然后进行鼓风曝气，曝气时间为2h，曝气的气液比为1500:1；在酸性条件下，橡胶促进剂M、TBBS等大分子有机物质由溶解态或胶体态转化为悬浮态，通过曝气搅拌加速了悬浮颗粒的碰撞，进而结合形成了明显的浮油和浮渣，利用气浮装置除掉；
(2)碱解曝气：酸析后的废水调节pH值至12，在密闭环境下进行鼓风曝气，曝气时间3.5h，曝气的气液比为3500:1；在碱性条件下，废水中的部分特征有机污染物如叔丁胺等去质子化后会挥发，叔丁胺去质子化反应方程如下：
C4H11N·H++OH-＝C4H11N↑+H2O
(3)Fenton氧化：碱解曝气后的废水调节pH值至2.5，加入体积比浓度为30％的过氧化氢溶液，每升废水投加量为3mL，加入硫酸亚铁，每升废水投加量为50mg，过氧化氢溶液和硫酸亚铁均每2-3h投加一次，氧化时间为2h；Fenton氧化过程中大多数存留的大分子有机物降解成小分子有机物；
(4)混凝沉淀：Fenton氧化后的废水调节pH值至7，加入适量聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，可以将Fenton氧化后产生的大量铁离子和小分子有机物沉淀后除去；
(5)臭氧氧化：步骤(4)中沉淀后的上清液，调节pH值至10，进行高压放电臭氧氧化，产生的氧化气体中臭氧浓度为5％(体积比)，氧化时间为1h，通入臭氧气体的流量为0.6L/min；臭氧氧化可有效去除出水色度；
(6)蒸发：臭氧氧化后的废水调节pH值至4.5，进行多效浓缩，蒸发压力控制在0.09MPa，分离得到盐类副产物，蒸发冷凝液经过其他生化处理后达标排放。
实施例1的各阶段处理前后的CODcr如表1所示：
表1实施例1的各阶段处理前后的CODcr
由表中数据可知，本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺不仅可以有效的除去废水中含有的高浓度盐分，得到NaCl、Na2SO4副产物，而且得到的冷凝出水中的CODcr去除率高达97.36％，远高于现有废水处理工艺的80％。
实施例2
抽取宜兴某公司产生的橡胶促进剂废水，初始水质CODcr为14270mg/L，盐分为8.6％左右，主要污染因子为次磺酰胺类有机物、苯胺、硫磺、二甲胺、环乙胺、叔丁胺等。如图1所示，该废水经过本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺包括以下步骤：
(1)酸析曝气：调节废水pH值至2，然后进行鼓风曝气，曝气时间为3h，曝气的气液比为3000:1；在酸性条件下，橡胶促进剂M、TBBS等大分子有机物质由溶解态或胶体态转化为悬浮态，通过曝气搅拌加速了悬浮颗粒的碰撞，进而结合形成了明显的浮油和浮渣，利用气浮装置除掉；
(2)碱解曝气：酸析后的废水调节pH值至11，在密闭环境下进行鼓风曝气，曝气时间3h，曝气的气液比为5000:1；在碱性条件下，废水中的部分特征有机污染物如叔丁胺等去质子化后会挥发，叔丁胺去质子化反应方程如下：
C4H11N·H++OH-＝C4H11N↑+H2O
(3)Fenton氧化：碱解曝气后的废水调节pH值至2，加入体积比为30％的过氧化氢溶液，每升废水投加量为5mL，加入硫酸亚铁，每升废水投加量为80mg，过氧化氢溶液和硫酸亚铁均每2-3h投加一次，氧化时间为3h；Fenton氧化过程中大多数存留的大分子有机物降解成小分子有机物；
(4)混凝沉淀：Fenton氧化后的废水调节pH值至6，加入适量聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，可以将Fenton氧化后产生的大量铁离子和小分子有机物沉淀后除去；
(5)臭氧氧化：步骤(4)中沉淀后的上清液，调节pH值至9后，进行高压放电臭氧氧化，产生的氧化气体中臭氧浓度为5％(体积比)，氧化时间为2h，通入臭氧气体的流量为0.4L/min；臭氧氧化可有效去除出水色度；
(6)蒸发：臭氧氧化后的废水调节pH值至4，进行多效浓缩，蒸发压力控制在0.12MPa，分离得到盐类副产物，蒸发冷凝液经过其他生化处理后达标排放。
实施例2的各阶段处理前后的CODcr如表2所示：
表2实施例2的各阶段处理前后的CODcr
由表中数据可知，本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺不仅可以有效的除去废水中含有的高浓度盐分，得到纯度为NaCl、Na2SO4副产物，而且得到的冷凝出水中的CODcr去除率高达97.35％，远高于现有废水处理工艺的80％，且稳定性强。
实施例3
抽取河南某公司产生的橡胶促进剂废水，初始水质CODcr为18350mg/L，盐分为10.6％左右，主要污染因子为次磺酰胺类有机物、叔丁胺等。如图1所示，该废水经过本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺包括以下步骤：
(1)酸析曝气：调节废水pH值至3，然后进行鼓风曝气，曝气时间为2.5h，曝气的气液比为2000:1；在酸性条件下，橡胶促进剂M、TBBS等大分子有机物质由溶解态或胶体态转化为悬浮态，通过曝气搅拌加速了悬浮颗粒的碰撞，进而结合形成了明显的浮油和浮渣，利用气浮装置除掉；
(2)碱解曝气：酸析后的废水调节pH值至11.5，在密闭环境下进行鼓风曝气，曝气时间4h，曝气的气液比为2500:1；在碱性条件下，废水中的部分特征有机污染物如叔丁胺等去质子化后会挥发，叔丁胺去质子化反应方程如下：
C4H11N·H++OH-＝C4H11N↑+H2O
(3)Fenton氧化：碱解曝气后的废水调节pH值至3，加入体积比为30％的过氧化氢溶液，每升废水投加量为8mL，加入硫酸亚铁，每升废水投加量为100mg，过氧化氢溶液和硫酸亚铁均每2-3h投加一次，氧化时间为2.5h；Fenton氧化过程中大多数存留的大分子有机物降解成小分子有机物；
(4)混凝沉淀：Fenton氧化后的废水调节pH值至6.5，加入适量聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，可以将Fenton氧化后产生的大量铁离子和小分子有机物沉淀后除去；
(5)臭氧氧化：步骤(4)中沉淀后的上清液，调节pH值至11后，进行高压放电臭氧氧化，产生的氧化气体中臭氧浓度为5％(体积比)，氧化时间为1.5h，通入臭氧气体的流量为0.7L/min；臭氧氧化可有效去除出水色度；
(6)蒸发：臭氧氧化后的废水调节pH值至5，进行多效浓缩，蒸发压力控制在0.2MPa，分离得到盐类副产物，蒸发冷凝液经过其他生化处理后达标排放。
实施例3的各阶段处理前后的CODcr如表3所示：
表3实施例3的各阶段处理前后的CODcr
由表中数据可知，本发明强化橡胶促进剂废水预处理工艺不仅可以有效的除去废水中含有的高浓度盐分，得到纯度为NaCl、Na2SO4副产物，而且得到的冷凝出水中的CODcr去除率高达98.14％，远高于现有废水处理工艺的80％，且稳定性强。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.强化橡胶促进剂废水预处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)酸析曝气：调节废水pH值至2-3，然后进行曝气，曝气时间为2-3h，然后除去浮油和浮渣；
(2)碱解曝气：酸析后的废水调节pH值至11-12，进行曝气，曝气时间为3-4h；
(3)Fenton氧化：碱解曝气后的废水调节pH值至2-3，投入过氧化氢溶液3-8mL/L和硫酸亚铁50-100mg/L，氧化时间控制在2-3h；
(4)混凝沉淀：Fenton氧化后的废水调节pH值至6-8，加入适量混凝剂或絮凝剂，除去沉淀杂质；
(5)臭氧氧化：步骤(4)中沉淀后的上清液，调节pH值至9-11后，进行臭氧氧化，氧化时间为1-2h；
(6)蒸发：臭氧氧化后的废水调节pH值至4-5，进行蒸发浓缩，分离得到盐类副产物，蒸发冷凝液经过其他生化处理后达标排放。
2.根据权利要求1所述的强化橡胶促进剂废水预处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)中曝气的气液比为(1500-3000):1。
3.根据权利要求1所述的强化橡胶促进剂废水预处理工艺，其特征在于：所述步骤(2)中曝气在密闭环境下进行，曝气的气液比为(2500-5000):1。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的强化橡胶促进剂废水预处理工艺，其特征在于：所述步骤(1)和(2)中的曝气方式为鼓风曝气。
5.根据权利要求1所述的强化橡胶促进剂废水预处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)中使用的过氧化氢溶液为30％(体积比浓度)，每2-3h投加一次。
6.根据权利要求5所述的强化橡胶促进剂废水预处理工艺，其特征在于：所述步骤(3)中使用的硫酸亚铁每2-3h投加一次，投加频次与过氧化氢溶液相同。
7.根据权利要求1所述的强化橡胶促进剂废水预处理工艺，其特征在于：所述步骤(4)中使用的混凝剂为聚合氯化铝，絮凝剂为聚丙烯酰胺。
8.根据权利要求1所述的强化橡胶促进剂废水预处理工艺，其特征在于：所述步骤(5)中臭氧以高压放电方式产生，产生的臭氧浓度为5-10％(体积比)，通入的臭氧气体的流量为0.4-0.7L/min。
9.根据权利要求1所述的强化橡胶促进剂废水预处理工艺，其特征在于：所述步骤(6)中蒸发方式为多效浓缩，蒸发压力控制在0.09MPa～0.20MPa。
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