丁腈橡胶污水处理技术的研究与应用

一、引言

丁腈橡胶废水成分复杂，含有未反应的单体（如丙烯腈、丁二烯）、低聚物、乳化剂、引发剂、助剂等多种有机污染物以及一些有毒有害物质（如重金属离子），具有有机物浓度高、可生化性差、毒性大等特点。如果这些废水未经有效处理直接排放，不仅会对水体、土壤等自然环境造成严重污染，破坏生态平衡，还可能对人类健康产生潜在威胁。因此，研究和开发高效、经济、环保的丁腈橡胶污水处理技术具有重要的现实意义和紧迫性。

二、丁腈橡胶废水的来源与水质特点

2.1 废水来源

丁腈橡胶生产过程主要包括原料准备、乳液聚合、凝聚、洗涤、干燥等工序，每个工序都会产生一定量的废水。具体来说，丁腈橡胶废水主要来源于以下几个方面：

2.1.1 聚合反应废水：在乳液聚合过程中加入的乳化剂、引发剂、缓冲剂残存单体和低聚物。这些物质使得聚合反应废水含有较高浓度的有机物和有毒有害物质。

2.1.2 凝聚废水：在凝聚过程中的凝聚剂（如硫酸、氯化钙等）会与废水中的有机物和其他杂质发生反应，不仅含有大量的橡胶颗粒和有机物，还含有一定量的无机盐。

2.1.3 洗涤废水：洗涤过程中的洗涤废水含有一定量的悬浮物和盐分。

2.1.4 设备清洗废水：设备清洗废水含有残留的橡胶、助剂、油污等污染物。

2.2 水质特点

丁腈橡胶废水具有以下显著的水质特点：有机物浓度高、毒性大

三、丁腈橡胶污水处理技术

3.1 物理处理法

物理处理法是利用物理作用分离和去除废水中不溶性悬浮固体和油类等污染物的方法。常见的物理处理法包括格栅、沉淀、气浮、过滤、离心分离等。

格栅是拦截废水中较大的悬浮物和漂浮物，如橡胶块等。

沉淀是利用重力作用使废水中的悬浮物沉淀到池底，从而实现固液分离的过程。

气浮是通过向废水中通入空气或其他气体，使废水中的悬浮物或油滴附着在气泡上，随气泡一起上浮到水面，从而实现分离的方法。

过滤是利用过滤介质（如滤纸、活性炭等）截留废水中的悬浮物和胶体物质，从而使水得到净化的方法。

离心分离是利用离心力使废水中的悬浮物或胶体物质与水分离的方法。

3.2 化学处理法

化学处理法在丁腈橡胶污水处理中主要用于去除废水中的有机物、重金属离子、氰化物等污染物，常见的化学处理法包括化学氧化法、化学还原法、中和法、混凝沉淀法、吸附法等。

化学氧化法是利用氧化剂将废水中的有机物和还原性物质氧化分解为无害物质的方法。在丁腈橡胶污水处理中，常用的氧化剂有臭氧（O）、过氧化氢(H₂O₂) ）、二氧化氯（ Cl0₂) 、高锰酸钾 (K₂MnO₄) ）等。某中试研究表明，在 pH=3 、H₂O₂/COD=1.5 、 Fe²⁺ 浓度 0.1mol/L 条件下，COD 去除率可达 65% 。

化学还原法是利用还原剂将废水中的重金属离子、高价态的有毒有害物质等还原为低价态或无毒物质的方法。在丁腈橡胶污水处理中，化学还原法主要用于处理含有重金属离子（如铜、锌、铅、汞等）的废水。

中和法是利用酸碱中和反应调节废水的 pH 值，使其达到后续处理工艺的要求或排放标准的方法。

混凝沉淀法是在废水中加入混凝剂，使废水中的细小悬浮颗粒和胶体物质凝聚成较大的絮体，然后通过沉淀去除的方法。在丁腈橡胶污水处理中，混凝沉淀法不仅可以去除废水中的悬浮物和胶体物质，还能去除部分有机物和重金属离子。

吸附法是利用吸附剂的表面吸附作用，将废水中的污染物吸附在吸附剂表面，从而实现分离的方法。在丁腈橡胶污水处理中，常用的吸附剂有活性炭、

活性氧化铝、沸石、离子交换树脂等。

化学处理法能够有效去除丁腈橡胶废水中的多种污染物，但部分化学处理方法存在处理成本高、产生二次污染等问题。

3.3 生物处理法

生物处理法是利用微生物的代谢作用，将废水中的有机物分解为二氧化碳、水和其他无害物质的方法。

好氧生物处理法是在有氧条件下，利用好氧微生物（如细菌、真菌、原生动物等）的代谢作用将废水中的有机物分解为二氧化碳和水的方法。

活性污泥法是目前应用最广泛的好氧生物处理工艺之一，其基本原理是向废水中通入空气，使好氧微生物在含有丰富溶解氧的环境中生长繁殖，形成具有吸附和分解有机物能力的活性污泥。活性污泥与废水充分混合接触，废水中的有机物被活性污泥吸附、分解，然后通过沉淀分离，使处理后的水得以澄清。某工程案例显示，在HRT =24h 、 MLSS=3500mg/L 条件下， ΔNH₃-N 去除率 >95% ，但COD 去除率仅 40-50% 。

生物膜法是使微生物附着在固体介质（如填料、滤料等）表面，形成一层生物膜，当废水流经生物膜时，废水中的有机物被生物膜上的微生物吸附、分解的方法。

氧化沟法是一种改良的活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠状，污水和活性污泥在沟渠内循环流动。在丁腈橡胶污水处理中，氧化沟法可根据废水的水质特点和处理要求进行适当的工艺调整和优化，以提高处理效果。

SBR 法是一种按间歇曝气方式运行的活性污泥处理技术，其运行过程包括进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段。在丁腈橡胶污水处理中，SBR法适用于处理中小规模的废水。

厌氧生物处理法是在无氧条件下，利用厌氧微生物（如厌氧菌、甲烷菌等）的代谢作用将废水中的有机物分解为甲烷、二氧化碳和水等物质的方法。常见的厌氧生物处理工艺有 UASB（上流式厌氧污泥床）、IC（内循环厌氧反应器）、ABR（厌氧折流板反应器）等。

缺氧生物处理法是在无氧但存在硝态氮的条件下，利用缺氧微生物（如反硝化细菌）的代谢作用将废水中的硝态氮还原为氮气的方法。缺氧生物处理法主要用于去除废水中的氮污染物，实现脱氮的目的。在丁腈橡胶污水处理中，通常将缺氧生物处理与好氧生物处理相结合，形成 A/0 （缺氧 - 好氧）、 ∇⋅A₂/0 （厌氧 - 缺氧 - 好氧）等组合工艺，以实现对废水中有机物、氮、磷等污染物的同步去除。

四、结论

丁腈橡胶废水处理需遵循“物化预处理 - 生物降解 - 深度净化”的技术路线。组合工艺的协同效应与新型材料的应用是提升处理效率的关键。未来应进一步开发低能耗、资源化的处理技术，推动行业绿色可持续发展。

参考文献：

[1] 国家环境保护标准。合成橡胶工业污染物排放标准（GB31572-2015）

[2]1# 化学污水处理装置操作规程，中国石油兰州石化分公司企业标准 Q/SY LS（CG）13-12-2023