一種丁苯橡膠廢水處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)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(guò)錯(cuò)流式聚結(jié)填料區(qū)，同時(shí)通過(guò)加入所述錯(cuò)流式聚結(jié)填料區(qū)內(nèi)的過(guò)氧化氫氧化劑和硫酸亞鐵催化劑進(jìn)行催化氧化反應(yīng)；向反應(yīng)后的廢水中加入絮凝劑，通過(guò)加入的絮凝劑與水中膠體顆粒發(fā)生電中和或雙電層壓縮而凝聚脫穩(wěn),脫穩(wěn)顆粒再相互聚結(jié)而形成初級(jí)微絮凝體；然后投加電解質(zhì)以及與電解質(zhì)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(jìn)行分離，獲得CODcr≤400的出水。本發(fā)明反應(yīng)條件溫和、處理效果穩(wěn)定；處理后的出水B/C值提高到0.3以上，適宜后續(xù)進(jìn)生化處理系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】一種丁苯橡膠廢水處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)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(shù)】
[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(fā)的乳液聚合丁苯橡膠(ESBR，簡(jiǎn)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(jiǎn)稱溶聚丁苯橡膠)兩類。由于市場(chǎng)的需求，國(guó)內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家均生產(chǎn)乳聚丁苯橡膠。乳聚丁苯橡膠生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟和定型。生產(chǎn)工藝過(guò)程由單體貯存和配制、化學(xué)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(zhì)、活化劑、引發(fā)劑在聚合反應(yīng)釜中聚合。聚合后的膠漿經(jīng)二級(jí)閃蒸脫除未反應(yīng)的丁二烯，再經(jīng)過(guò)脫氣塔脫除未反應(yīng)的苯乙烯。脫氣后的膠漿進(jìn)入后處理工序，加入凝聚劑、防老劑、油乳液及其它助劑后，經(jīng)凝聚、擠壓脫水、干燥、壓塊、包裝生產(chǎn)出最終產(chǎn)品丁苯橡膠。乳液聚合法生產(chǎn)丁苯橡膠過(guò)程中，因原料含量不同或加入的引發(fā)劑不同，會(huì)生產(chǎn)成不同牌號(hào)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(chǎn)過(guò)程中添加的各種助劑(促進(jìn)劑、防老劑、阻聚劑)，污染物成分較復(fù)雜，大部分污染物屬于有毒有害難生化降解物質(zhì)，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(fù)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(kāi)停工影響，幾種高濃度廢水混兌比例變化會(huì)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(kāi)了一種橡膠生產(chǎn)廢水的處理方法，然而該方法不適于對(duì)丁苯橡膠廢水處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種工藝流程短、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、處理效果穩(wěn)定的丁苯橡膠廢水處理工藝。
[0006]本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)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(guò)錯(cuò)流式聚結(jié)填料區(qū)，同時(shí)通過(guò)加入所述錯(cuò)流式聚結(jié)填料區(qū)內(nèi)的過(guò)氧化氫氧化劑和硫酸亞鐵催化劑進(jìn)行催化氧化反應(yīng)；
(2)混凝:向反應(yīng)后的廢水中加入絮凝劑，通過(guò)加入的絮凝劑與水中膠體顆粒發(fā)生電中和或雙電層壓縮而凝聚脫穩(wěn)，脫穩(wěn)顆粒再相互聚結(jié)而形成初級(jí)微絮凝體；然后投加電解質(zhì)以及與所述電解質(zhì)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(jìn)行分離，獲得CODcr( 400的出水。[0007]在錯(cuò)流式聚結(jié)填料區(qū)內(nèi)加入氧化劑和催化劑，形成催化氧化反應(yīng)器，整體采用平推流形式，反應(yīng)器共分6個(gè)室，廢水從反應(yīng)器下部進(jìn)入，以推流形式通過(guò)反應(yīng)器，從反應(yīng)器下部出水。催化氧化出水呈酸性，在反應(yīng)器出水管道加堿液，使PH達(dá)到要求后進(jìn)入斜管沉降池。
[0008]本發(fā)明相當(dāng)于將聚結(jié)填料的初步分離作用應(yīng)用到催化氧化反應(yīng)器中，綜合利用了兩者的效果，然后進(jìn)行反應(yīng)，利用氧化劑，誘發(fā)產(chǎn)生多種形式的強(qiáng)氧化活性物質(zhì)(.0H、HO2.、過(guò)氧離子等)，尤其是氧化能力極強(qiáng)的.0H自由基，其氧化電位為2.80V，僅次于氟的
2.87V。.0H幾乎無(wú)選擇地與廢水中的任何有機(jī)污染物反應(yīng)，能作為引發(fā)劑誘發(fā)后面的鏈反應(yīng)，將有機(jī)物徹底地氧化為二氧化炭、水或礦物鹽，不產(chǎn)生新的污染物。.0Η降解有機(jī)物的歷程如下:
① R+?而—ROiI②RCHCK.?RCH0+*0H^RC00H ④ RCOOH+.0HiCO: +H；0,
Fe2+與H2O2間反應(yīng)速度很快，生成氧化能力很強(qiáng)的.0H自由基，.0H與有機(jī)物反應(yīng)，使C-C鍵或C-H鍵發(fā)生裂變，最終氧化為CO2和H2O,從而使廢水的COD大大降低，同時(shí)Fe2+作為催化劑，可被O2氧化成Fe3+，生成Fe(OH)3膠體出現(xiàn)，F(xiàn)e (OH) 3膠體具有絮凝、吸附功能，亦可去除水中部分有機(jī)物。由于反應(yīng)速率相當(dāng)快，基本接近擴(kuò)散速率控制的極限(IOlOmor1.L.S—1)，表明氧化反應(yīng)速度主要是由.0H的產(chǎn)生速度。
[0009]本發(fā)明混凝包括凝聚和絮凝，凝聚過(guò)程主要是通過(guò)加入的絮凝劑與水中膠體顆粒迅速發(fā)生電中和/雙電層壓縮而凝聚脫穩(wěn)，脫穩(wěn)顆粒再相互聚結(jié)而形成初級(jí)微絮凝體；絮凝過(guò)程則是促使微絮凝體繼續(xù)增長(zhǎng)形成粗大而密實(shí)的沉降絮體。
[0010]混凝機(jī)理有雙電層 壓縮、電中和、吸附架橋及沉淀物網(wǎng)捕機(jī)理。投加電解質(zhì)后，電解質(zhì)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(wěn)；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(duì)值隨之下降，膠體脫穩(wěn)，但過(guò)量加入混凝劑，會(huì)使膠體重新帶電而再穩(wěn)；吸附架橋機(jī)理是指線狀或分枝長(zhǎng)鏈狀的高分子物質(zhì)與膠體接觸時(shí)，其化學(xué)官能團(tuán)被兩個(gè)或兩個(gè)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(kāi)，并重又卷回所在膠粒表面，使膠體再穩(wěn)，投加過(guò)量的高分子聚合物，也會(huì)使膠體再穩(wěn)。
[0011]沉淀池原理:為了說(shuō)明沉淀池的工作原理，假定:(I)進(jìn)出水均勻分布到整個(gè)橫斷面；(2)懸浮物在沉降區(qū)等速下沉；(3)懸浮物在沉淀過(guò)程中的水平分速等于水流速度，水流是穩(wěn)定的；(4)懸浮物落到池底污泥區(qū)，即認(rèn)為已被除去。符合上述假設(shè)的沉淀池成為理想沉淀池。在理想的平流沉淀池的沉淀區(qū)，每個(gè)顆粒一面下沉，一面隨水流水平運(yùn)動(dòng)，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?？扇砍?；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(shí)際運(yùn)行的沉淀池與理想沉淀池是有區(qū)別的。主要是由于沉淀池進(jìn)口及出口構(gòu)造的局限，使水流在整個(gè)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(dāng)沉淀區(qū)長(zhǎng)度為原沉淀區(qū)長(zhǎng)度的I/η時(shí)，可處理與原來(lái)的沉降池相同的水量，并達(dá)到完全相同的處理效果。這說(shuō)明，減小沉淀池的深度，可以縮短沉降時(shí)間，因而減少沉淀池的體積，提聞了沉淀效率。[0012]本發(fā)明通過(guò)錯(cuò)流式聚結(jié)填料區(qū)進(jìn)行初次分離后，除去部分有機(jī)物；然后在其中反應(yīng)；之后再進(jìn)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(jìn)行分離絮凝體沉淀；沉淀同時(shí)采用斜管沉降池，可以縮短沉降時(shí)間，因而減少沉淀池的體積，提高了沉淀效率；同時(shí)將分層的隔板傾斜一個(gè)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(yōu)點(diǎn)。
[0013]作為優(yōu)選，所述丁苯橡膠廢水處理工藝在一體化高效水處理反應(yīng)器中進(jìn)行，所述一體化高效水處理反應(yīng)器包括外殼、設(shè)置在外殼壁上的進(jìn)水口和出水口 ；
其所述外殼內(nèi)設(shè)置有聚結(jié)填料區(qū)、設(shè)置在所述聚結(jié)填料區(qū)上方的催化氧化試劑加入口以及設(shè)置在所述聚結(jié)填料區(qū)下方的絮凝反應(yīng)腔；所述絮凝反應(yīng)腔設(shè)置有絮凝劑進(jìn)口 ；
所述外殼和所述聚結(jié)填料區(qū)之間設(shè)置有圍繞在所述聚結(jié)填料區(qū)周圍的廢水流道；
所述絮凝反應(yīng)腔下方設(shè)置有斜管沉降池；所述斜管沉降池底部設(shè)置有排泥口。
[0014]本發(fā)明設(shè)備簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、操作方便、處理效果穩(wěn)定。
[0015]更優(yōu)選地，所述絮凝反應(yīng)腔與所述斜管沉降池之間設(shè)置有隔板。
[0016]更優(yōu)選地，所述排泥口設(shè)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(yōu)選地，所述聚結(jié)填料區(qū)采用錯(cuò)流波紋板、網(wǎng)格板或玻璃纖維排列組合而成。
[0018]設(shè)置聚結(jié)填料區(qū)可促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，提高反應(yīng)效率，減小反應(yīng)器體積和縮短停留時(shí)間。使用錯(cuò)流式聚結(jié)填料時(shí)，對(duì)低雷諾數(shù)流體來(lái)說(shuō)，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(huì)聚結(jié)變大，進(jìn)而被分離。但進(jìn)一步提高流速時(shí)，流體瑞流加劇，大的顆?？赡軙?huì)被打碎，金屬表面上的油相也會(huì)被剝離并乳化，這樣，聚結(jié)填料就起到靜態(tài)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(jìn)一步優(yōu)選地，所述網(wǎng)格板為45°或60°的斜板。
[0020]在料液含泥量較高時(shí)，宜采用60°填料。更優(yōu)選地，所述進(jìn)水口和出水口設(shè)置在所述外殼的一側(cè)并呈上下位置布置，所述進(jìn)水口設(shè)置在所述聚結(jié)填料區(qū)的底部。
[0021]更優(yōu)選地，所述進(jìn)水口采用布液器結(jié)構(gòu)、
可使進(jìn)水更平穩(wěn)均勻。
[0022]作為優(yōu)選，所述絮凝劑為季銨化的聚丙烯酰胺。
[0023]作為優(yōu)選，所述電解質(zhì)為聚胺類陽(yáng)離子型聚電解質(zhì)。
[0024]作為優(yōu)選，所述混凝劑為陰離子聚丙烯酰胺。
[0025]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果:
1.設(shè)備簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、操作方便、處理效果穩(wěn)定；
2.占地面積小、可在廠區(qū)內(nèi)建設(shè)、節(jié)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(qiáng)，適宜后續(xù)進(jìn)生化處理系
統(tǒng)；
4.催化氧化部分反應(yīng)的pH可在較寬的范圍內(nèi)進(jìn)行，簡(jiǎn)化了工藝，降低了對(duì)反應(yīng)器的材質(zhì)要求，減少了裝置投資成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0026]圖1是本發(fā)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(yīng)器示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]如圖1所示，一體化高效水處理反應(yīng)器包括外殼1、設(shè)置在外殼I壁上的進(jìn)水口 2和出水口 3 ;進(jìn)水口 2和出水口 3設(shè)置在外殼I的一側(cè)并呈上下位置布置，進(jìn)水口 2設(shè)置在所述聚結(jié)填料區(qū)4的底部。進(jìn)水口 2宜采用布液器結(jié)構(gòu)。外殼I內(nèi)設(shè)置有聚結(jié)填料區(qū)4、設(shè)置在聚結(jié)填料區(qū)4上方的催化氧化試劑加入口 5以及設(shè)置在聚結(jié)填料區(qū)4下方的絮凝反應(yīng)腔6 ;外殼I和聚結(jié)填料區(qū)4之間設(shè)置有圍繞在聚結(jié)填料區(qū)4周圍的廢水流道7 ;絮凝反應(yīng)腔6下方設(shè)置有斜管沉降池8 ;斜管沉降池8底部設(shè)置有排泥口 9 ;絮凝反應(yīng)腔6上設(shè)置有絮凝劑進(jìn)口 61 ;絮凝反應(yīng)腔6與斜管沉降池8之間設(shè)置有隔板10 ;排泥口 9設(shè)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(jié)填料區(qū)4采用錯(cuò)流波紋板、網(wǎng)格板或玻璃纖維排列組合而成；網(wǎng)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(guò)錯(cuò)流式聚結(jié)填料區(qū)以進(jìn)行初次分離，然后進(jìn)入進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，所述反應(yīng)以過(guò)氧化氫為氧化劑、硫酸亞鐵為催化劑；
混凝:向所述應(yīng)后的廢水中加入絮凝劑，通過(guò)加入的絮凝劑與水中膠體顆粒發(fā)生電中和或雙電層壓縮而凝聚脫穩(wěn)，脫穩(wěn)顆粒再相互聚結(jié)而形成初級(jí)微絮凝體；然后投加電解質(zhì)以及與所述電解質(zhì)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(jìn)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(zhì)為聚胺類陽(yáng)離子型聚電解質(zhì)；所述混凝劑為陰離子聚丙烯酰胺。
[0030]丁苯橡膠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)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(shè)計(jì)中必須充分考慮水質(zhì)的復(fù)雜多樣性，摸清丁苯橡膠裝置各單元廢水的來(lái)源，廢水以盡可能平穩(wěn)的負(fù)荷進(jìn)行混兌后再進(jìn)入處理系統(tǒng)。根據(jù)吉林石化提供的數(shù)據(jù)、前期調(diào)研數(shù)據(jù)以及蘭州石化丁苯橡膠小時(shí)與中試期間的實(shí)際數(shù)據(jù)(吉林石化和蘭州石化丁苯橡膠生產(chǎn)工藝相似)確定廢水設(shè)計(jì)水質(zhì)及個(gè)單元操作參數(shù)如下表1、2、3、4、5。
[0031]表1設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)
【權(quán)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(guò)錯(cuò)流式聚結(jié)填料區(qū)，同時(shí)通過(guò)加入所述錯(cuò)流式聚結(jié)填料區(qū)內(nèi)的過(guò)氧化氫氧化劑和硫酸亞鐵催化劑進(jìn)行催化氧化反應(yīng)； (2)混凝:向反應(yīng)后的廢水中加入絮凝劑，通過(guò)加入的絮凝劑與水中膠體顆粒發(fā)生電中和或雙電層壓縮而凝聚脫穩(wěn)，脫穩(wěn)顆粒再相互聚結(jié)而形成初級(jí)微絮凝體；然后投加電解質(zhì)以及與所述電解質(zhì)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(jìn)行分離，獲得CODcr≤ 400的出水。
2.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhì)為聚胺類陽(yáng)離子型聚電解質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)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(yīng)器中進(jìn)行，所述一體化高效水處理反應(yīng)器包括外殼(I)、設(shè)置在外殼(I)壁上的進(jìn)水口( 2 )和出水口( 3 ); 其所述外殼(I)內(nèi)設(shè)置有聚結(jié)填料區(qū)(4)、設(shè)置在所述聚結(jié)填料區(qū)(4)上方的催化氧化試劑加入口(5)以及設(shè)置在所述聚結(jié)填料區(qū)(4)下方的絮凝反應(yīng)腔(6);所述絮凝反應(yīng)腔(6)和所述斜管沉降池上均設(shè)置有絮凝劑進(jìn)口(61)； 所述外殼(1)和所述聚結(jié)填料區(qū)(4)之間設(shè)置有圍繞在所述聚結(jié)填料區(qū)(4)周圍的廢水流道(7)； 所述絮凝反應(yīng)腔(6)下方設(shè)置有斜管沉降池(8);所述斜管沉降池(8)底部設(shè)置有排泥口(9)。
6.根據(jù)權(quán)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(jìn)水口(2)和出水口(3)設(shè)置在所述外殼(I)的一側(cè)并呈上下位置布置，所述進(jìn)水口(2)設(shè)置在所述聚結(jié)填料區(qū)(4)的底部。
7.根據(jù)權(quán)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(yīng)腔(6)與所述斜管沉降池(8)之間設(shè)置有隔板(10)。
8.根據(jù)權(quán)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(shè)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(jù)權(quán)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(jié)填料區(qū)(4 )采用錯(cuò)流波紋板、網(wǎng)格板或玻璃纖維排列組合而成。
10.根據(jù)權(quán)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(wǎng)格板為45°或60°的斜板。
【文檔編號(hào)】C02F9/04GK103803748SQ201410076092
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】李光輝, 王甦, 董軍 申請(qǐng)人:中凱化學(xué)(大連)有限公司