天然橡膠產業是海南省的支柱產業之一。據2000年統計，海南省橡膠樹種植面積占全國種植面積的2/3，干膠產量占全國干膠產量的3/4。全省天然橡膠加工廠有89家，每年排放生產廢水約為1659528萬m3、COD排放總量約為9957.2萬t/a，給海南的水環境造成了巨大的壓力。在“一控雙達標”期間，經過冶理，所有天然膠加工廠生產廢水均實現了達標排放。但天然橡膠的種植面積和產量仍在逐年增長。因此，總結和完善天然橡膠廢水治理經驗，真正實現生態化資源化治理，使之符合生態省建設要求，按照“清潔生產”的標準，重新審視傳統工藝，降低原材料和能源消耗，改革創新，使橡膠產業符合循環經濟發展模式，是非常必要的。
在“一控雙達標”期間，海南一家大型農場橡膠加工廠，為了治理濃縮膠生產廢水，對生產工藝進行了改革，在原生產工藝流程中增加了膠清脫氨工藝，把以往的完全末端處理改為積極的與前處理相結合的復合工藝，并采用了以“生物塘”為主的后處理工藝。此次嘗試不但減輕了后處理負荷，而且還降低了生產成本，給該廠帶來了直接的經濟效益，值得推廣應用。筆者參與了這家膠廠廢水處理工程的前期工況調研、設計、施工及驗收全過程，現將其整理發表。
1 工況調研
1.1 生產工藝流程和廢水的產生
　　天然膠水在采集的同時需加入起保鮮作用的氨水，運到橡膠加工廠后，通過化驗再加入氨水使之達到0.03%的含氨量，經濃縮分離，濃乳為產品濃縮膠，分離出的稀膠水為膠清。膠清中含有部分橡膠，為了回收這部分橡膠，需對膠清進行加酸絮凝，即加入3倍于氨含量的硫酸，使膠清在凝膠槽內固化。凝膠過程被分離出的水稱為凝膠廢水。固化后的膠漂在水面，脫水烘干后即為膠清膠。工藝流程如圖1：

　　從圖1可看出，整個生產過程產生三種廢水：濃縮膠車間沖洗廢水、凝膠車間凝膠廢水和壓膠廢水、雜膠廢水。在生產過程中，由于前加氨保鮮，后加酸絮凝，因此濃縮膠車間所排放的設備沖洗和地面沖洗廢水均為含氨廢水；膠清膠生產過程排放的凝膠廢水和壓膠廢水，均為酸性廢水。由于在生產過程排放的廢水含有殘存的氨和酸，造成生產車間充斥刺鼻難聞的氣味，含酸廢水并帶有一定的腐蝕性。
1.2 水質水量分析
　　根據生產現場考查及采樣化驗分析，該廠生產廢水的水質水量情況見表1。
　　由于天然膠乳的產量受大自然諸多因素的影響，產量和水量變化很大，但副產品膠清膠與濃縮膠的產出比例基本上是穩定的。因此水質水量分析取產量的峰值，取CODcr的加權平均值，設計處理水量則取峰值。

表1 廢水水質水量情況

廢水名稱 日均排水量
(m3/d) CODcr
(mg/L) NH3-N
(mg/L) pH CODcr總量
(kg/d) 濃縮膠車間沖地廢水 103 56 20 - 5.77 離心機沖洗廢水 81 3500 120 8 283.5 凝膠槽廢水 50 15190 1899 4.5 759.5 壓膠機下廢水 10 18900 1520 4 189 雜膠廢水 104 1574 79 6.4 163.7 日合計 348 - - - 1401.5 年合計 76560(m3/a) - - - 308330(kg/a)

1.3 廢水處理設計思想
　　(1)廢水處理工藝按生態工程學的設計思路，以回收和再利用為主導思想，盡可能減少材料和能源的消耗，節省工程投資，減少消耗過程所產生的污染，并使企業獲得直接的經濟效益。
　　(2)廢水處理系統應是一個生態循環系統及生產系統(回收系統)，不能只是一個污染末端處理系統。
　　(3)濃縮膠生產過程中氨的消耗很大，由于氨的揮發屬無組織的自由揮發，不僅污染環境，而且還嚴重影響工人的身體健康。因此，應當盡可能減少氨水的用量并加強控制生產過程中氨的揮發。
　　根據以上設計思想，決定將濃縮膠車間產生的膠清，在流送到凝膠車間的過程中，增加一道脫氨工序，把膠清中的氨吹脫出來加以回收，不但使氨得到了回收再利用，同時也減少了下道凝膠工序的用酸量。
2 濃縮膠生產及廢水處理工藝流程(見圖2)
　　從圖2可以看出，濃縮膠車間產生的含氨廢水和凝膠車間產生的酸性廢水全部流入橡膠回收池中。廢水在回收池中停留三天，以酸堿中和反應促進殘膠的絮凝，使大部分殘存的橡膠在這里被回收。

圖2 生產工藝及廢水處理工藝流程

3 膠清脫氨機理
　　氨在液相中是以NH4+和游離氨(NH3)保持平衡狀態而存在的，采用物理吹脫的方法使氨從液相傳遞到氣相，實際上是一個解吸過程。但由于其溶液并不是水，而是高分子樹脂—天然膠水，因此一般常規的脫氨設備難以做到。根據膠清脫氨相關文獻的介紹并結合實際情況，自行研制了膠清脫氨專用設備—脫氨塔，其脫氨率可達70%。
根據濃縮膠車間膠清的發生量，脫氨塔設計處理量為60T/d。脫氨塔采用轉蝶離心布灑膠清，在塔體內形成超重力場，從而實現氣液兩相逆方向充分接觸；高速旋轉的多級轉蝶使膠清形成液幕，在超重力場中氣液兩相高速湍流，強化了傳質過程，提高了脫氨效率。
　　脫氨塔內設有十級轉盤和十級固定盤。膠清從塔頂
　　第一級轉盤跌下，高速旋轉的轉盤產生的離心力，將膠清甩向塔壁，然后從塔壁跌落到固定盤，從固定盤再跌落到第二級轉盤。如此跌落十次，最后跌落到塔底出塔。與此同時，鼓風機把空氣由塔底送入，空氣和膠清逆方向自下而上充分接觸，氨被吹脫出來。含氨廢氣離開脫氨塔后，被送入吸收塔中，廢氣中的氨用清水吸收到水中，作為吸收液的水可循環使用，當水中含氨量達到10%時，便可以用于膠乳保鮮之用。吸收塔采用常規填料塔，吸收液采用清水循環使用。由于膠清脫氨塔處理的對象是具有很強粘附力的高分子樹脂，既便是在強超重力場中，如果有死角，仍會發生粘附。因此，在其結構設計方面要充分考慮到這一特點。脫氨工藝流程見圖3。

4 厭氧生物技術的應用和實踐
4.1 厭氧反應器的設計
　　在工況調研期間采取的混合水樣，在實驗室做了生物化學甲烷勢(BMP)實驗，實驗表明：500mL廢水大約產1L沼氣，這說明每立方米廢水可產沼氣2m3；沼氣中甲烷含量為54%，表明COD被100%降解。
　　應當說明的是，該實驗盡管采用的是混合水樣，但所接種的污泥是國外某市污水處理廠的厭氧污泥。實際調試運行時，污泥來源成了難以解決的問題，污泥量不足，濃度低，影響了厭氧效果。
4.2 厭氧反應器的結構
　　厭氧反應器設計為兩個，串聯運行。但在施工過程中卻做成了一個，雖然容積不少，水力停留時間沒變，但單級運行和兩個串聯運行的效果是不會一樣的。反應器中采用了“塑料鮑而環”作填料，其效果明顯不如“吊掛式彈性填料”，前者掛膜需要很長一段時間，且掛膜不牢固，這些也影響了厭氧效果。
4.3 沼氣的貯存和利用
　　產生的沼氣采用了PE塑料沼氣袋(德國進口)貯存，其造價是傳統鐘罩式沼氣貯柜的1/3，缺點是不能承壓。貯存在沼氣袋中的沼氣經加壓后送入橡膠烘干窯中助燃，從而節約了燃料資源。
5 生物塘的設計
　　該廠設計的生物塘分為三級，均引種了水浮蓮，第一級生物塘填料床以碎磚瓦塊為填料，不僅擴大了生物菌的固著基，而且效果好、投資省、掛膜快。
　　生物塘以浮葉植物風信子(水浮蓮)處理污水，利用其懸浮于水中的發達根系，擴大微生物的固著基，增加污水中分解有機質的微生物數量和種類；植物利用太陽能進行光合作用，吸收與轉化污水中原有的或有機質分解產生的氨、磷等營養鹽與二氧化碳；光合作用產生的一部分氧，通過根系釋放到水中，促進水中污染物的氧化分解，從而成為不耗電能的污水處理廠。但需注意的是要控制水浮蓮的生長面積，使其不超過生物塘水面的1/2。
　　該廠設計的生物塘，水力停留時間為15天，通過檢測，COD的去除率在92%以上，NH3-N去除率為89%。
6 技術經濟分析
6.1 技術指標
　　該項目的排放監測結果見表2。
　　新增的膠清脫氨工序，經監測脫氨率為50%～70%。由于在脫氨塔工程中出現了一些失誤，致使從操作到脫氨效果均受到一定的影響，否則，脫氨率可穩定在70%。

表2 排放監測結果

分析項目采樣點 CODcr
(mg/L) SS
(mg/L) pH 進水口 9500～10500 660 4～5 出水口 128.88 141.0 6.3 去除率(%) 98 79 -

6.2 效益分析
　　(1)膠清脫氨效益
　　按日處理60t膠清計算，每日可節約0.354t硫酸，按年運行240天、硫酸1.5元/kg計算，每年可減少用酸量約8.5萬kg，年可減少生產成本約12.74萬元。
　　(2)氨回收效益
　　氨從膠清中吹脫出來后，可用水回收下來。按每天可回收126kg純氨計算，每年則約為3.02萬kg，每kg按1.5元計算，每年可創經濟效益4.54萬元。
　　(3)膠回收效益
　　干膠產出率為98%，這意味著還有2%的干膠流失在水中；這2%的殘膠經廢水處理系統處理后回收率可達90%以上，以此計算，每年可回收橡膠90t，每噸回收膠按150元計算，每年可創經濟效益1.35萬元。
　　(4)沼氣效益
　　根據監測數據，厭氧生物反應器進水COD為9500～10500mg/L，取其平均值10000mg/L，總處理負荷為2500kgCOD/d；通過厭氧反應，70%的COD轉化為生物能，可產沼氣875m3/d。根據物理常數，1m3沼氣的熱值相當于1kg優質煤，以煤價計算，每年可創經濟效益約7.35萬元。僅就上述顯性經濟效益，每年約可收益25.98萬元。
7 結論和建議
7.1 結論
　　(1)該工程應用生態工程學設計理念，把濃縮膠廢水作為一種資源，采取分層多級回收再利用，取得了良好的效果，符合可持續的循環經濟發展模式。
　　(2)該工程不僅采用了以“生物塘”為主要處理技術的后處理工藝，也采用了“膠清脫氨”的前處理工藝。這是橡膠廢水處理技術的一次工藝性突破(省略了曝氣工藝環節)，也是濃縮膠生產工藝的新的改革。
　　(3)工程運行實踐證明，在濃縮膠生產過程中，增加“膠清脫氨”工序，不僅使膠清中的氨得到了回收再利用，同時也大大減少了凝膠工序的用酸量,降低了生產成本，產生了直接經濟效益。
　　(4)實踐證明，濃縮膠廢水和膠清膠廢水合并再次絮凝，必須給予充分的停留時間，才能把廢水中的殘膠最大限度的回收下來。這樣既可減少廢水中的懸浮物，又減少了后處理負荷；同時，資源得到了有效回收,產生了可觀的經濟效益。
7.2 建議
　　(1)“膠清脫氨”工藝應當在生產濃縮膠的企業中得到大力推廣。
　　(2)天然橡膠加工廢水的處理，應當采用生態工程學設計理念，由于膠廠排放的廢水含有膠林生長所需要的氨，故廢水中的殘膠得到充分回收后，廢水應用于灌溉膠林。應根據茆智院士的《橡膠灌溉》理論，制定出科學的灌溉制度，并在農墾系統加以推廣。
　　(3)在天然橡膠加工行業中，大力推廣清潔生產管理，改變惡臭氣體管理失控的現狀，尤其是濃縮膠生產車間，變氨氣的自由揮發為有組織排放，并加以回收，這樣不但改善了生產環境,，同時也回收了生產原料—氨。

Preliminary Explanation on Control of Wastewaters Producesby Natural Concentrated Gum
HENG Shi-ji
(Hainan Society of Environmental Sciences, Haikou Hainan 570204, China)

Abstract: The article introduces the production process and wastewater treatment works of reformed concentrated gum by taking one rubber processing plant of large-sized farm in Hainan Province as an example.
Keywords: natural concentrated gum; deamination of colloidal liquid; bio-pool; economic bene?ts