天然橡胶加工废水处理与资源化技术

时间：2022-04-12 10:31:26 所属分类：社会科学 浏览量:

天然橡胶作为重要的工业原料和战略资源，具有加工性能优良、价格低廉等优点[1] ，在国防、汽车、航天、服装、乳胶制品等各个领域广泛应用[2] 。因此天然橡胶产业与钢铁、煤炭、石油并称为国民经济的四大支柱产业[3] ，并成为热带地区农业支柱产业之一。天然橡胶加工过

　　天然橡胶作为重要的工业原料和战略资源，具有加工性能优良、价格低廉等优点[1] ，在国防、汽车、航天、服装、乳胶制品等各个领域广泛应用[2] 。因此天然橡胶产业与钢铁、煤炭、石油并称为国民经济的四大支柱产业[3] ，并成为热带地区农业支柱产业之一。天然橡胶加工过程产生的废水直接排放会造成环境污染，一般需采用天然橡胶加工废水处理的方式来避免产生污染，以保护环境。当前天然橡胶加工废水处理仍存在占地面积大、处理周期长等诸多问题;同时天然橡胶加工废水中含有白坚木皮醇等高附加价值的物质[4] ，目前仍未充分回收利用，而让其随天然橡胶加工废水排放，因此研发天然橡胶加工废水高效处理与资源化利用技术，对我国天然橡胶产业的可持续健康发展具有重要意义。

　　1 天然橡胶加工废水主要来源、污染物及危害

　　天然橡胶加工废水主要来源于天然生胶、浓缩胶乳和胶清橡胶的加工过程[5] 。天然生胶分乳胶级和凝胶原料级2种，所采用原料分别为天然胶乳和经过凝固处理后的天然胶乳。乳胶级天然生胶加工过程所排放的废水主要来自新鲜胶乳的脱水干燥过程。凝胶原料级天然生胶加工过程所排放的废水主要来自凝胶的清洗以及凝胶破碎浮选后的压绉过程。天然生胶加工废水的主要成分是乳清[6] 。浓缩胶乳是将新鲜胶乳离心膏化后所制得的产品，其废水主要产生于新鲜胶乳的离心过程，主要成分为胶清[7] 。胶清橡胶是通过向胶清中投加硫酸，将胶清中少量干胶凝固压绉或造粒干燥而制得的[8] ，其加工过程所产生的废水主要来自压绉和干燥脱水过程。

　　2 天然橡胶加工废水处理技术原理与工艺

　　天然橡胶加工废水可生化性强，对其处理主要采用生物法，天然橡胶加工废水处理工艺包括预处理、厌氧生物处理、好氧生物处理、深度处理等技术单元。

　　2.1 预处理天然橡胶加工废水中有较粗大的悬浮固体，可通过格栅、沉砂池进行去除，能有效防止泵的堵塞以及减少后续处理构筑物的负担[11] 。废水pH一般为4~6，不利于微生物生长;同时低pH条件下硫酸盐还原产生的硫化物对产甲烷微生物毒害作用较大，影响产甲烷量，因此一般通过酸碱调节池将pH调至6~9[12] 。天然橡胶加工废水中残胶颗粒等悬浮物可能会堵塞厌氧池管道，影响厌氧处理效果[13，14] 。可通过混凝沉淀使小颗粒聚合沉淀去除，也可通过气浮使废水中的悬浮物上浮去除，或在酸化池中将残留的乳胶液自然凝固形成浮胶上浮进行回收去除[15-17] 。Watari等采用折流板反应器(baffled reactor，BR)作为厌氧处理之前的预处理反应器，对废水中天然橡胶颗粒等不溶有机物进行处理， TSS可由(1 470±850) mg/L降至(580±230) mg/L，同时可以充当酸化池。

　　2.2 厌氧生物处理天然橡胶加工废水厌氧处理主要是利用厌氧菌，将天然橡胶加工废水中的大分子有机物转化为小分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳的过程。上流式厌氧污泥床(UASB)是目前使用最多的厌氧处理器之一，该反应器自下而上分为污泥层(大部分有机物在此被转化为 CH4和 CO2)、悬浮污泥层、三相分离器(气、液、固三相的分离)3 个部分，负荷高，适合处理天然橡胶加工废水等高浓度有机废水，有机污染物去除率高。Watari 等发现在 COD、BOD、总悬浮物(TSS)、总氮(TN)、氨氮浓度分别为(3 020±710)、(2 030±1 060)、(150±79)、(224±53)、 (232±44) mg/L 的进水，经过UASB的处理后，出水浓度分别变为(1 990±790)、(630±160)、(245±70)、(252± 54)、(224±4.3) mg/L[18] 。膨胀颗粒污泥床(EGSB)在 UASB 的基础上发展而来，增加混合液回流系统，可稀释进水的高浓度有机物，减小了对微生物的冲击，容积负荷提高，COD浓度可由7 500~8 000 mg/L降至 1 000~1 200 mg/L[19] ，适合天然橡胶加工废水这种高浓度有机废水的处理。

　　3 天然橡胶加工废水资源化利用技术

　　3.1 乳清循环使用乳清主要来源于天然生胶加工中的清洗、压绉、脱水等过程，将乳清收集代替清水稀释乳胶、配制酸水、浮送凝块可以降低鲜乳标准胶的天然橡胶加工废水量，相应减小天然橡胶加工废水处理规模，减少天然橡胶加工废水处理投资及运行费用，原来生产 1 t 鲜乳标准胶的天然橡胶加工废水量由15~18 t减至6~ 8 t;COD 浓度提高，为厌氧发酵创造有利条件，沼气的生产率提高，由 4 000~6 000 mg/L 提高到 12 000~ 18 000 mg/L[31] ;节约生产用酸量，使天然橡胶加工废水的酸性减弱，生产 1 t 干胶平均又可节约甲酸 1~ 2 kg;干胶回收率提高，每生产1 t干胶可多回收干胶 3~5 kg。但该工艺会对橡胶产品的颜色产生影响;经乳清循环稀释，凝固后的橡胶产品水溶物含量较高,橡胶干燥难度加大;如果不定期更换水，对造粒工序操作工人的皮肤刺激大,导致皮肤过敏，所以必须控制乳清循环的周期,定期更换新水。

　　3.2 天然橡胶加工废水处理后作为液态肥灌溉乳清是天然橡胶加工废水的主要成分，其含有丰富的有机物以及蛋白质、糖类、维生素、氨氮、稀有金属等，经浓缩后所制得的乳清浓缩肥肥效长，由于其有机性能高，施用后的土壤微生物活力高，可减少养分淋溶入地下水，减少养分流失;肥效好，施用后，蔬菜的长势更好，产量更高[32] 。天然橡胶加工废水氮含量丰富，经稀释处理后可以作为水稻田的氮肥使用，一方面可以减少农民氮肥支出，另一方面稻田氮含量增高，有利于水稻密植;经厌氧处理的天然橡胶加工废水也可以充当牧草、饲料、橡胶和油棕等作物的氮肥[33] ;胶清与胶乳混合使用可防治土壤侵蚀。但天然橡胶加工废水灌溉也会产生一些负面影响，如对地下水产生影响，经天然橡胶加工废水灌溉的土地，地下水中 Ca、Mg、K 的含量会增加[34] 。天然橡胶加工废水经乳清循环处理后主要污染物的浓度如表 3所示。

　　4 天然橡胶加工废水脱氮新技术

　　近年来，总氮去除已上升为天然橡胶加工废水处理的主要关注点之一，国家已于2018年发布《关于加强固定污染源氮磷污染防治的通知》，山东省也已经发布《关于加强工业企业和城市污水处理厂监管及总氮指标排放控制的通知》，海南省正在制定《海南省天然橡胶初加工行业污染物排放标准》，新标准要求深度脱氮。在传统硝化反硝化脱氮工艺中，要实现深度脱氮，反硝化过程 COD 消耗量增加。因此为了保证深度脱氮，需要提高厌氧处理工艺单元出水中 COD浓度，导致产甲烷量降低。为了解决上述矛盾，本文介绍了2种新技术，可在深度脱氮的同时保证甲烷产量。

　　5 结论

　　本文从预处理、厌氧生物处理、好氧生物处理、深度处理技术等对天然橡胶加工废水的处理方法进行归纳总结，介绍了可用于天然橡胶加工废水资源化处理的方法，并就目前天然橡胶加工废水处理标准提高的背景下，提出了2种深度脱氮新技术。为了推动新技术的实践应用，降低天然橡胶加工废水处理能耗，提高资源利用率，仍需开展更多的研究工作。

　　[参考文献]

　　[1] 管堂珍. MEM菌生物强化厌氧—接触氧化工艺处理天然橡胶加工废水[D]. 昆明：昆明理工大学, 2013. Guan Tangzhen. The Treatment of Wastewater for Natural Rubber Processing by Anaerobic-contact Oxidation Pro⁃ cess by Bioaugmentation with MEM Bacteria[D]. Kunming： Kunming University of Science and Technology, 2013.

　　[2] 余兰兰 . 海南天然橡胶加工业发展影响因素研究[D]. 海口：海南大学, 2013. Yu Lanlan. Research on the Influencing Factors of the Development of Hainan Natural Rubber Processing Industry [D]. Haikao：Hainan University, 2013.

　　《天然橡胶加工废水处理与资源化技术》来源：《环境科学与技术》，作者：宋雨欣， 马斌* ， 葛成军， 徐文

转载请注明来自：http://www.zazhifabiao.com/lunwen/shkx/50743.html