橡膠廢水主要是以天然膠乳或膠原凝膠為原料生產(chǎn)天然生膠，以及以天然膠乳為原料，生產(chǎn)濃縮膠乳和膠清橡膠所排放的廢水。由于在生產(chǎn)過程中有氨水、甲酸加入，其成分復(fù)雜，含浮膠顆粒、橡膠乳清、植物蛋白、糖類、脂肪等大分子有機(jī)污染物，且濃度較高，有一定的治理難度。目前處理方法主要有人工濕地處理法、厭氧消化法、接觸氧化法等。人工濕地處理法利用水中微生物的代謝作用來降解有機(jī)物，運(yùn)行費(fèi)用低，但占地面積大且對周圍環(huán)境有影響。厭氧消化法對有機(jī)物的去除率可達(dá)70%～80%，但出水水質(zhì)不能直接達(dá)標(biāo)，且廢水停留時間長，微生物生長緩慢，構(gòu)筑物占地面積大。接觸氧化法處理能力強(qiáng)，出水水質(zhì)好，但因采用的填料是固定的，易造成堵塞和生物膜脫落或不易掛膜。
我國海南省橡膠種植面積為49×104 hm2，總產(chǎn)量為34．6×104 t，居全國首位，那里有許多中小型天然橡膠加工廠，采用技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行、操作管理簡單的橡膠廢水處理工藝對其非常重要。采用厭氧/一體化氧化溝工藝對海南省某廠橡膠廢水進(jìn)行處理，應(yīng)用效果良好，為進(jìn)一步推進(jìn)橡膠廢水的處理和回用提供了示范。
1 工程規(guī)模和工藝流程
1. 1 工程規(guī)模
海南省某橡膠廠年產(chǎn)干膠為1．5×104 t，產(chǎn)品主要為濃縮乳膠、膠清橡膠、SCR5 等淺色膠和SCR5－ RT、SCR10-RT、SCR20-RT 等標(biāo)膠。其中年產(chǎn)濃縮膠乳15 000 t(折干膠為9 000 t，廢水量約為200 m3/d)，凝膠級標(biāo)準(zhǔn)膠系列產(chǎn)品4 500 t(廢水量約550 m3/d)，膠清橡膠1 500 t(廢水量約150 m3/d) 。
1. 2 廢水處理工藝流程
該廠生產(chǎn)廢水采用厭氧/一體化氧化溝工藝處理。濃縮膠乳及膠清橡膠廢水自流入酸化調(diào)節(jié)池，停留時間為5 d，去除浮膠并將pH 值調(diào)整到5．5～6．5。酸化調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水用自吸泵送入?yún)捬醴磻?yīng)池，在厭氧反應(yīng)池的停留時間為4 d，再自流入一沉池，沉淀污泥用泵回流入?yún)捬跸�。一沉池出水進(jìn)入混合池與凝膠級標(biāo)準(zhǔn)膠廢水混合，凝膠廢水經(jīng)過格柵和沉砂池去除固體物質(zhì)進(jìn)入混合池。兩股廢水混合，經(jīng)混合池降解后再用自吸泵提升進(jìn)入一體化氧化溝，進(jìn)行好氧生物降解，沉淀上清液自流入回用水池，可用于凝膠生產(chǎn)回用水，也可用于水生物種植、灌溉或養(yǎng)魚。厭氧發(fā)酵和一體化氧化溝的剩余污泥排至污泥干化池，經(jīng)干化后用作農(nóng)作物肥料。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣采用濕式貯氣柜貯存，經(jīng)脫水后代替天然氣用于烘膠。
工藝流程見圖1。
①厭氧發(fā)酵
厭氧發(fā)酵采用上流式厭氧污泥床(UASB)，床體上部設(shè)置三相分離器。三相分離器下部是反應(yīng)區(qū)，上部是沉淀區(qū)。反應(yīng)區(qū)分為污泥床(層)與懸浮層，上流式厭氧污泥床運(yùn)行時，廢水以一定流速自下部進(jìn)入，通過污泥層向上流動。由于廢水與污泥菌體得以充分接觸，并進(jìn)行生物降解產(chǎn)生沼氣，形成小氣泡。氣泡上升將污泥托起，氣體便從污泥床內(nèi)突發(fā)性逸出，引起污泥層表面略呈沸騰流化狀態(tài)。沉淀性能較差的污泥顆粒和絮體在氣體攪拌下，形成懸浮層。氣、水、泥混合上升到三相分離器內(nèi)，在一定水力負(fù)荷下，絕大部分污泥顆粒保留在反應(yīng)區(qū)內(nèi)，且形成粒徑為1～5 mm、以產(chǎn)甲烷菌為主的厭氧顆粒污泥。
②一體化氧化溝
本工程采用的Orbal 氧化溝與二沉池組合為一體。Orbal 氧化溝是一種多槽氧化溝，槽與槽相互串聯(lián)，采用隔墻分開，呈現(xiàn)推流流態(tài)。該工藝在形式上類似于多級處理，結(jié)構(gòu)緊湊，各槽功能明確，是單一污泥系統(tǒng)，具有混合及推流式的特點(diǎn)，在不增加任何設(shè)施的條件下能使廢水中的有機(jī)物得到充分氧化，在曝氣機(jī)不同距離的地方形成好氧、缺氧以及厭氧區(qū)域，故有硝化、反硝化的脫氮效果，且具有延時曝氣池的特點(diǎn)，可按厭氧/好氧(A/O)的方式運(yùn)行。廢水經(jīng)中心圓沉淀池處理在二沉池中進(jìn)行泥水分離，出水水質(zhì)完全可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。氧化溝曝氣裝置采用轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)噪音較小，又可避免由氧化塘處理引起的大范圍臭氣影響，整個系統(tǒng)使用設(shè)施少，設(shè)備簡單，投資少，便于運(yùn)行管理，能耐較高的沖擊負(fù)荷，出水水質(zhì)穩(wěn)定。
2 主要構(gòu)筑物與設(shè)備參數(shù)
①格柵沉砂池
該池有效容積為20 m3，用以截留凝膠級標(biāo)準(zhǔn)膠廢水中較大的懸浮物、漂浮物和砂，如浮膠、塑料制品、樹葉、樹枝、碎布等。
②酸化調(diào)節(jié)池
建一座鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)的酸化調(diào)節(jié)池，有效容積為1 800 m3，池內(nèi)設(shè)導(dǎo)流墻，水流為推流式，廢水靜置貯存5 d 以上，殘留乳膠液自然凝固形成浮膠(固體)上浮，經(jīng)人工清掏返回廠內(nèi)用作凝標(biāo)膠原料，以免其形成固體物堵塞處理裝置。池末端設(shè)置自吸泵2 臺(1用1備)，N=5．5 kW，用于提升廢水送入?yún)捬醭亍?/P>
③厭氧池
建一座1 500m3鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的上流式厭氧污泥床池(UASB)，池內(nèi)設(shè)置水力攪拌、三相分離器與布水裝置，水力停留時間為4 d，有機(jī)負(fù)荷為4kgCOD/(m3·d) 。
④一沉池
建一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)豎流式沉淀池，表面水力負(fù)荷為1．0 m3/(m3·h)，池容為100 m3。一沉池的作用是沉淀厭氧池出水的污泥，泥斗內(nèi)濃縮污泥用泵回流到厭氧池�；亓鞅肗 = 2．2 kW。
⑤混合池
用于貯存厭氧出水和凝膠級標(biāo)準(zhǔn)膠廢水，對下一處理設(shè)施起到緩沖作用，使工藝更加靈活。混合池采用兼性塘，分為三級，負(fù)荷為400 kgCOD/(104m3·d)，總有效容積為4 000 m3，停留時間為4 d。設(shè)置2 臺自吸泵，1用1備，N=5．5 kW。
⑥一體化氧化溝
Orbal 氧化溝和二沉池組合為一體，由幾條同心圓形的溝渠組成，采用隔墻分開，形成多條環(huán)形渠道，采用磚混結(jié)構(gòu)，總有效容積為2 000 m3。污泥濃度為4．0 g/L，污泥負(fù)荷為0．04～ 0．15 kgBOD5/(kgMLSS·d)，容積負(fù)荷為0．25 kgBOD5/(m3·d)。污泥齡為20 d，選用3 套推流式轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)，單臺L= 6 m，充氧能力為22．88 kgO2/h，N = 11 kW。
⑦回用水池
用于儲存氧化溝處理后的出水，直接用于凝標(biāo)膠的生產(chǎn)用水，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為300 m3。
⑧污泥干化池
用于自然干化厭氧池、一沉池和一體化氧化溝的剩余污泥，干化池分格輪換使用，每格有效干化面積為30 m2，共60 m2。
⑨貯氣柜
采用濕式鐘罩式儲氣柜，貯氣罩為鋼質(zhì)，水封池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，容積為500 m3。
3 工程應(yīng)用效果和分析
3. 1 廢水處理效果
該工程于2011 年7月通過當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測部門驗收，運(yùn)行1 年多處理效果穩(wěn)定，進(jìn)、出水水質(zhì)檢測結(jié)果見表1。從表1 可以看出，該處理工程出水COD、BOD5、懸浮物、氨氮和石油類的平均濃度分別為45．7、6．5、16．9、7．3 和0．10 mg/L，達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996) 的一級標(biāo)準(zhǔn)，也達(dá)到了《橡膠制品工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 27632—2011) 表2 中乳膠制品企業(yè)直接排放限值。
3. 2 工藝優(yōu)勢
①濃乳廢水自流入酸調(diào)節(jié)池停留時間＞3 d，停留時間長使一些凝聚速度較慢的膠類物質(zhì)有足夠的時間失穩(wěn)并上浮，形成浮膠而清除，從而減少了后續(xù)構(gòu)筑物的有機(jī)污染物負(fù)荷。同時廢水在池中水解酸化，將復(fù)雜的大分子有機(jī)物降解為簡單的小分子有機(jī)物，提高可生化性，期間生成有機(jī)酸，為后續(xù)的厭氧消化池提供了快速生化物質(zhì)基礎(chǔ)。
② Orbal 氧化溝是由幾條同心圓形的溝渠組成，采用隔墻分開，形成多條環(huán)形渠道，每條渠道相當(dāng)于單獨(dú)的反應(yīng)器。該工藝簡單，經(jīng)過精心巧妙設(shè)計，每條溝的體積都不一樣，且溝內(nèi)的溶解氧濃度依次遞增，使廢水在反應(yīng)池中處于交替厭氧、缺氧和好氧狀態(tài)，不僅能除碳、脫氮除磷，還節(jié)省能量。這種環(huán)境條件的變化也可以有效抑制絲狀菌的生長，減少污泥膨脹的影響。
③ Orbal 氧化溝有三個相對獨(dú)立的溝道，進(jìn)水方式靈活。在暴雨期間，進(jìn)水可以超越外溝道直接進(jìn)入中溝道或內(nèi)溝道，由外溝道保留大部分活性污泥，對系統(tǒng)的恢復(fù)有利。
④厭氧發(fā)酵伴隨產(chǎn)生沼氣，其主要為甲烷，平均產(chǎn)生沼氣約780 m3/d，代替天然氣用于烘膠，可節(jié)約天然氣206 kg/d，占到平均天然氣使用量的12．4%。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3. 3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
①工程投資。該工程土建投資為255．7萬元，設(shè)備投資為93．2萬元，工程總造價為348．9萬元。
②運(yùn)行費(fèi)用。主要為動力費(fèi)、藥劑費(fèi)和人工費(fèi)。其中動力費(fèi):設(shè)備總功率為37．55 kW，當(dāng)?shù)仉妰r為0．65元/(kW·h)，則動力費(fèi)為0．72元/m3;藥劑費(fèi):實際混凝劑加藥量為100 mg/L，中和劑投加量為400 kg/d，單價分別為2 000元/t 和700元/t，藥劑費(fèi)為0．51元/m3; 人工費(fèi):設(shè)工作人員1名，工資為1 800元/(月·人) 計，則人工費(fèi)為0．07元/m3。
合計運(yùn)行成本為1．3元/m3。
4 應(yīng)用前景
采用厭氧/一體化氧化溝工藝處理橡膠廢水取得了較好的處理效果，出水水質(zhì)穩(wěn)定，各項水質(zhì)指標(biāo)均可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996) 的一級標(biāo)準(zhǔn)。該工藝系統(tǒng)具有構(gòu)造簡單、操作靈活、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行成本為1．3元/m3，對于COD、BOD5和氨氮含量較高的橡膠廢水是一種較理想的處理工藝。
