轮胎工厂节能减排新设计思路及实践效果___
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我国轮胎企业的节能环保问题主要 出现在以下几个生产环节
物流系统 车间布置不合理 国内轮胎生产企业往往过分单一追 求产量将尽量布置更多的生产设备作 为一项重要设计原则贯穿于设计当中由 此造成工艺设备的摆放不合理各工序之 间的衔接性差物流通过预留不足车间 内交叉物流现象比较严重最终导致生产 的复杂性和生产物流成本的提高 各生产工序衔接不畅 各生产工序衔接不畅主要表现为上 下工序节拍不一致上道工序生产完的制 品需经过很长的存放时间才能进入到下 道工序进行加工 另一种现象则是由于上 道工序人机配合 人员配备等各种原因 下道工序在生产过程中物料断断续续时 紧时松 这两种现象直接导致企业在生产
图 一次法低温炼胶工艺过程
京航空航天大学设计并研究出一系列压 缩空气系统节能措施和手段 包括空压机 群专家控制系统 空压机节能辅控系统 干燥机联控系统 气体流量计量管理系 统电力计量管理系统空压机房设备维 保管理系统 管道供气节能管理系统冷 却水循环监控系统等
由于橡胶行业压缩空气系统配置上 的特点 节能空间非常大 降低能耗达 &"#%"#
Copyright©博看网. All Ri难 生物降解物质将其转化为可水溶性和易 生物降解性的物质 这些物质可以迅速被 后续的生物降解单元去除转化为二氧化 碳 同时由于紫外单元的预处理作用使 得生物降解工艺的处理效率大大提高 因 此其设备体积可以大幅减小设备投资 也随之降低
()*+,- 电 机 双 螺 杆 挤 出 机 为 ./01,- 电 机这些设备在运行过程中产生了大量的 谐 波 主 要 以2 次 3 次 谐 波 为 主 且 功 率 因 数很低一般在,40256722之间 照明系统 也产生较多的8次谐波
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近年来! 公司采取独立 研发( 产学研合作开发等多 种模式! 将多种新的设计思 路和新技术应用于解决轮胎 工厂耗能与环保问题*
智能化物流系统 生产物流是轮胎生产企 业物流的重要组成部分!高效
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中国橡胶
!"#$%&'()*+,-+. 行业综述
中国橡胶
的自动化物流系统直接关系到企业的生产 效率和效益 在提高产品质量和降低成本 方面有举足轻重的作用
为了实现国产轮胎生产过程的低能 耗高效率高精度全自动化赶超国外 先进水平公司开发出了新型轮胎工厂智 能化物流系统实现对制造系统全过程的 质量和成本在线适时控制 以及信息收 集跟踪追溯生产过程中设备工艺和能源 消耗情况
过程中需要设置很大的一块区域用来作 为半成品的缓存区生产能力没有得到充 分利用最终都导致了生产效率低下
各工序能力不匹配 大部分轮胎制造企业的各生产工序 均存在生产能力不匹配的问题 自动化程 度较高的设备或生产线基本上能够保证 和控制生产能力而自动化程度低的设备 受人为因素影响突出其生产量没有稳定 性和持续性 给生产管理带来很大的困 难 特别是企业内部的管理模式都是依靠 人工进行管理这给生产安排带来很大的 难度 生产调度效率低下 生产调度是生产计划的执行机构当 生产企业制订出生产计划后就要靠生产 调度去实施对生产进行组织对生产过 程进行监控 对成品进行管理等相关工 作 调度是否得当直接影响企业的生产 过程和生产效率 目前我国轮胎制造企 业普遍存在着调度机构设置臃肿调度手 段落后生产过程监控不力生产过程信 息反馈不够及时等管理缺陷 信息滞后 我国大部分轮胎生产企业的信息系 统不完整或者根本就没有信息系统企业 内部信息孤岛现象严重 公用工程 硫化蒸汽系统 子午线轮胎生产中蒸汽消耗最大的
无疏水阀蒸汽供热系统 为了有效解决硫化工段能源严重浪 费的问题公司与节能研究单位共同开发 了无疏水阀高效蒸汽供热系统专利技 术 该系统将外压系统的蒸汽凝结水回收 到锅炉除氧器循环利用 取消了疏水阀 使外压蒸汽完全没有泄漏回收系统为密 闭式系统 不仅消除了管路的氧腐蚀同 时消除了二次闪蒸汽造成的白色污染 此 外该系统全自动运行无易损件从根本 上解决了疏水阀管理难的问题可大大减 少日常的维护及检修工作降低生产维护 及检修成本 相比传统的疏水阀技术无 疏水阀节能技术节能效果明显 全厂的凝结水采用密闭式回收系统 比开式回收系统提高能效!"#以上既节能 又可消除二次蒸汽闪蒸造成的白色污染 采用蒸汽加氮气硫化工艺比传统的硫化 工艺节约硫化用蒸汽约$"#%"# 空压系统节能设计 针对橡胶行业用气特点公司联合北
纯 度 不 高 & 制 氮 过 程 的 气 氮 比 为 %5&! 工 况 较 差 时 ! 则 达 到 %5!&44244 纯 度 氮 气 的生产能耗指标为"2)!'(6,3+*! 能耗指 标随着氮气纯度增加而增加!装置产量增 加 单 耗 不 降 低 &制 氮 工 艺 的 复 杂 性 则 随 氮气纯度增加而增加*
目前整个轮胎行业的现状均是如此! 而且几十年来一直没有找到好的解决办 法!只能听之任之" 因此亟须改变现状"
'$%压缩空气 压缩空气为橡胶工业生产过程中三 种基本流体介质'水(压缩空气(蒸汽%之 一!其能耗约占工厂总耗能的%"#$"#) 空压机作为压缩空气系统的核心设 备!运行费用较高* 以单台功率为$&"'(! 排气)*+*,+-.的中型螺杆空压机 为例!购 置 费 用 为)" 万 元 左 右 !而 其 一 年 的 耗 电 量 '$)小时*/"天%约 为$%/万 千 瓦 时 !折 算 成电费'以"0!元,千瓦时计%达到%&%万元* 在 生 产 使 用 中 ! 仅 有 /"# 的 能 耗 用 于 轮 胎 生 产 !其 余)"# 的 能 源 消 耗 于 泄 漏 与 假 性 需 求 !以 一 个 年 产%"""万 条 半 钢 子 午 胎规模的工厂为例!每年空压机能源浪费 约&)/ 万 千 瓦 时 !直 接 经 济 损 失 约 为 *1$ 万 元'以"2!元,千瓦时计%* 因此!要解决橡胶工厂能耗居高不下 的问题!对空压系统进行相应的技术改造 是必须采取的工作之一* '*%氮气制备 一般轮胎工厂采用传统的变压吸附 法制氮! 该工艺过程存在的缺陷包括# 产 品3$纯 度 通 常 只 能 达 到44#44244#!
!"#$%&'()*+,-+. 行业综述
轮胎工厂节能减排 新设计思路及实践效果
中国化学工业桂林工程有限公司总经理 江建平
中国橡胶
世 界 轮 胎 工 业 发 展 已 走 过 余 年 的 历史无论是生产技术工装检测和产品 系列均日趋完善轮胎企业之间的技术 差异也在逐渐缩小 但是作为一种传统高 耗能产业在节能环保成为全世界人类共 同关注问题的今天轮胎工厂如何有效进 行节能降耗与环境治理是行业亟待解决 的重大课题
污水资源化 以往 厂区污水经传统的生化或物化 工艺进行无害化处理 达到相应环保要求 即可 而污水资源化则是在传统处理工艺 基础上引入新型的深度处理工艺以较低 的运行费用对污水进行深度处理 使其可 以被重新利用 因此污水不再是单纯需要 无害化处理的污染物 它已成为一种重要 的新水源而污水处理也不再是较高投入 却仅产生社会效益的单纯环保行为 目前污水资源化的主流核心工艺为 膜分离技术 该技术是利用膜元件的高效 过滤功能将污水中的污染物进行截留分 离从而得到洁净的新生水 按照技术工艺 特点的不同 膜分离水处理工艺可分为连 续膜过滤!"#膜生物反应器"$%纳 滤 &#反渗透%'等 并 可 按 照 要 求 对污水进行不同深度的处理 污水经上述 工艺处理后可作为绿化与冲厕冷却循 环水补充水甚至锅炉用水补给水等进行 分级回用 对于生产企业而言水资 源费用的不断上涨增加了企 业生产成本然而采用污水资 源化技术则可在解决企业污 水处置问题的基础上使污水 重新得到利用产生显著的经 济效益从而减轻企业的经济 负担增加企业在市场中的竞 争实力 谐波治理工程 轮胎厂主要谐波源在炼 胶车间及子午胎车间的压延 工段 炼胶车间的密炼机为
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工段为硫化工段!其消耗的蒸汽占全厂的 !"#以上"
轮胎硫化采用大量的硫化机" 硫化机 的供汽系统目前都是采用单独的温度反馈 控制技术!蒸汽凝结水的疏水基本上都是采 用蒸汽疏水阀疏水或气动切断阀定时排凝 结水两种方式!但是存在以下问题#疏水 阀或切断阀使用数量多!阀门动作频繁$一 年动作次数约$""万次%! 易磨损泄漏蒸汽& 阀门维修及管理的工作量非常大!且泄漏 后不易检查&疏水阀失效后!大量新蒸汽 串入凝结水管道!导致系统闭合困难&泄 漏严重时!导致冷凝水回收装置不能正常工 作!系统实际上处于开式状态!能源严重浪 费&大量排汽形成白色污染!既浪费能源 又影响环境"
深冷制氮技术 和传统吸附制氮相比采用深冷制氮 技术制取氮气压力无波动氮气纯度可达 ''(''''#工 艺 复 杂 性 及 能 耗 不 因 氮 气 纯 度的增加而增加 深冷制氮压缩空气用量 同 吸 附 制 氮 相 比 可 节 约!"# 能 耗 指 标 则")$"*+,-./$")0123'')'''# 以 4!""./$-,'')''# 氮 气 制 造 系 统 为例采用新型深冷制氮技术较传统吸附 制氮工艺设备一次性投资相近维护费 用降低5!#6!7年节电超过4''万 千瓦 时液氮外销年收入可达5"万元 一次法低温混炼胶 新型一次法低温炼胶工艺过程见图 4 该炼胶工艺主要技术特点包括接班 或开班对密炼室各组件蒸汽快速加热至 5"6" 生产过程中冷却系统水恒温 控 制 在!"0"生 胶 主 要 是 天 然 胶 各批次打乱切碎造粒后混用每车胶 料密炼机排料后即进行称量 并有在线 考核要求 所以相对于传统的多段炼胶一次 法低温炼胶电能消耗降低&4)5# 产能达 到 多 段 炼 胶 的 &)$ 倍 且 无 需 母 胶 存 放 系 统占地面积减小 只需使用一次隔离剂 较传统多段炼胶隔离剂的使用量降低了 &""#体 现 了 优 质 高 效 节 能 的 生 产 工 艺特点 炼胶硫化烟气治理 针对橡胶工厂生产有机废气的特性 公司联合清华大学研究人员提出了紫外 光降解8生物降解的新型处理工艺 该工
')%橡胶工厂废气 橡胶制品生产过程中产生的热胶废 气 是 由 烷 烃 +烯 烃 (78$(芳 香 类 化 合 物 等 %/"多种 有 机 气 体 化 合 物 组 成 的 集 合 体 ! 构成了热胶废气特殊的毒性和恶臭性质! 对厂区周边环境造成了不同程度的污染! 居民投诉或闹事现象时有发生" 热胶烟气中含有39亚硝基化合物及 其前体物!如亚硝酸盐(硝酸盐(胺类等" 一 定 量 的3:亚 硝 基 化 合 物 及 其 前 体 物 长 期潜伏在人体内!将可能导致恶性肿瘤的 发生" 因此加强橡胶行业热胶烟气中有害 有毒污染成分的监控和检测(开展热胶烟 气治理工作迫在眉睫" '&%废水处理 相对其他化工废水而言!橡胶工厂污 水污染程度较轻!水量较小" 伴随着水资 源短缺情况的日益严重!环保排放标准的 日益严苛!特别是,橡胶制品工业污染物 排放标准;< $!/*$:$"%%-的颁布实施!部 分地区橡胶工厂污水排放化学需氧量 '=8>=?%的直接排放值'即纳管值%将 由现 在的*""+@,A降为!"+@,A! 橡胶工厂现有 的污水处理系统将不能满足新排放标准 的要求!急需进行相应的技术提升*
我国轮胎企业的节能环保问题主要 出现在以下几个生产环节
物流系统 车间布置不合理 国内轮胎生产企业往往过分单一追 求产量将尽量布置更多的生产设备作 为一项重要设计原则贯穿于设计当中由 此造成工艺设备的摆放不合理各工序之 间的衔接性差物流通过预留不足车间 内交叉物流现象比较严重最终导致生产 的复杂性和生产物流成本的提高 各生产工序衔接不畅 各生产工序衔接不畅主要表现为上 下工序节拍不一致上道工序生产完的制 品需经过很长的存放时间才能进入到下 道工序进行加工 另一种现象则是由于上 道工序人机配合 人员配备等各种原因 下道工序在生产过程中物料断断续续时 紧时松 这两种现象直接导致企业在生产
图 一次法低温炼胶工艺过程
京航空航天大学设计并研究出一系列压 缩空气系统节能措施和手段 包括空压机 群专家控制系统 空压机节能辅控系统 干燥机联控系统 气体流量计量管理系 统电力计量管理系统空压机房设备维 保管理系统 管道供气节能管理系统冷 却水循环监控系统等
由于橡胶行业压缩空气系统配置上 的特点 节能空间非常大 降低能耗达 &"#%"#
Copyright©博看网. All Ri难 生物降解物质将其转化为可水溶性和易 生物降解性的物质 这些物质可以迅速被 后续的生物降解单元去除转化为二氧化 碳 同时由于紫外单元的预处理作用使 得生物降解工艺的处理效率大大提高 因 此其设备体积可以大幅减小设备投资 也随之降低
()*+,- 电 机 双 螺 杆 挤 出 机 为 ./01,- 电 机这些设备在运行过程中产生了大量的 谐 波 主 要 以2 次 3 次 谐 波 为 主 且 功 率 因 数很低一般在,40256722之间 照明系统 也产生较多的8次谐波
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近年来! 公司采取独立 研发( 产学研合作开发等多 种模式! 将多种新的设计思 路和新技术应用于解决轮胎 工厂耗能与环保问题*
智能化物流系统 生产物流是轮胎生产企 业物流的重要组成部分!高效
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中国橡胶
!"#$%&'()*+,-+. 行业综述
中国橡胶
的自动化物流系统直接关系到企业的生产 效率和效益 在提高产品质量和降低成本 方面有举足轻重的作用
为了实现国产轮胎生产过程的低能 耗高效率高精度全自动化赶超国外 先进水平公司开发出了新型轮胎工厂智 能化物流系统实现对制造系统全过程的 质量和成本在线适时控制 以及信息收 集跟踪追溯生产过程中设备工艺和能源 消耗情况
过程中需要设置很大的一块区域用来作 为半成品的缓存区生产能力没有得到充 分利用最终都导致了生产效率低下
各工序能力不匹配 大部分轮胎制造企业的各生产工序 均存在生产能力不匹配的问题 自动化程 度较高的设备或生产线基本上能够保证 和控制生产能力而自动化程度低的设备 受人为因素影响突出其生产量没有稳定 性和持续性 给生产管理带来很大的困 难 特别是企业内部的管理模式都是依靠 人工进行管理这给生产安排带来很大的 难度 生产调度效率低下 生产调度是生产计划的执行机构当 生产企业制订出生产计划后就要靠生产 调度去实施对生产进行组织对生产过 程进行监控 对成品进行管理等相关工 作 调度是否得当直接影响企业的生产 过程和生产效率 目前我国轮胎制造企 业普遍存在着调度机构设置臃肿调度手 段落后生产过程监控不力生产过程信 息反馈不够及时等管理缺陷 信息滞后 我国大部分轮胎生产企业的信息系 统不完整或者根本就没有信息系统企业 内部信息孤岛现象严重 公用工程 硫化蒸汽系统 子午线轮胎生产中蒸汽消耗最大的
无疏水阀蒸汽供热系统 为了有效解决硫化工段能源严重浪 费的问题公司与节能研究单位共同开发 了无疏水阀高效蒸汽供热系统专利技 术 该系统将外压系统的蒸汽凝结水回收 到锅炉除氧器循环利用 取消了疏水阀 使外压蒸汽完全没有泄漏回收系统为密 闭式系统 不仅消除了管路的氧腐蚀同 时消除了二次闪蒸汽造成的白色污染 此 外该系统全自动运行无易损件从根本 上解决了疏水阀管理难的问题可大大减 少日常的维护及检修工作降低生产维护 及检修成本 相比传统的疏水阀技术无 疏水阀节能技术节能效果明显 全厂的凝结水采用密闭式回收系统 比开式回收系统提高能效!"#以上既节能 又可消除二次蒸汽闪蒸造成的白色污染 采用蒸汽加氮气硫化工艺比传统的硫化 工艺节约硫化用蒸汽约$"#%"# 空压系统节能设计 针对橡胶行业用气特点公司联合北
纯 度 不 高 & 制 氮 过 程 的 气 氮 比 为 %5&! 工 况 较 差 时 ! 则 达 到 %5!&44244 纯 度 氮 气 的生产能耗指标为"2)!'(6,3+*! 能耗指 标随着氮气纯度增加而增加!装置产量增 加 单 耗 不 降 低 &制 氮 工 艺 的 复 杂 性 则 随 氮气纯度增加而增加*
目前整个轮胎行业的现状均是如此! 而且几十年来一直没有找到好的解决办 法!只能听之任之" 因此亟须改变现状"
'$%压缩空气 压缩空气为橡胶工业生产过程中三 种基本流体介质'水(压缩空气(蒸汽%之 一!其能耗约占工厂总耗能的%"#$"#) 空压机作为压缩空气系统的核心设 备!运行费用较高* 以单台功率为$&"'(! 排气)*+*,+-.的中型螺杆空压机 为例!购 置 费 用 为)" 万 元 左 右 !而 其 一 年 的 耗 电 量 '$)小时*/"天%约 为$%/万 千 瓦 时 !折 算 成电费'以"0!元,千瓦时计%达到%&%万元* 在 生 产 使 用 中 ! 仅 有 /"# 的 能 耗 用 于 轮 胎 生 产 !其 余)"# 的 能 源 消 耗 于 泄 漏 与 假 性 需 求 !以 一 个 年 产%"""万 条 半 钢 子 午 胎规模的工厂为例!每年空压机能源浪费 约&)/ 万 千 瓦 时 !直 接 经 济 损 失 约 为 *1$ 万 元'以"2!元,千瓦时计%* 因此!要解决橡胶工厂能耗居高不下 的问题!对空压系统进行相应的技术改造 是必须采取的工作之一* '*%氮气制备 一般轮胎工厂采用传统的变压吸附 法制氮! 该工艺过程存在的缺陷包括# 产 品3$纯 度 通 常 只 能 达 到44#44244#!
!"#$%&'()*+,-+. 行业综述
轮胎工厂节能减排 新设计思路及实践效果
中国化学工业桂林工程有限公司总经理 江建平
中国橡胶
世 界 轮 胎 工 业 发 展 已 走 过 余 年 的 历史无论是生产技术工装检测和产品 系列均日趋完善轮胎企业之间的技术 差异也在逐渐缩小 但是作为一种传统高 耗能产业在节能环保成为全世界人类共 同关注问题的今天轮胎工厂如何有效进 行节能降耗与环境治理是行业亟待解决 的重大课题
污水资源化 以往 厂区污水经传统的生化或物化 工艺进行无害化处理 达到相应环保要求 即可 而污水资源化则是在传统处理工艺 基础上引入新型的深度处理工艺以较低 的运行费用对污水进行深度处理 使其可 以被重新利用 因此污水不再是单纯需要 无害化处理的污染物 它已成为一种重要 的新水源而污水处理也不再是较高投入 却仅产生社会效益的单纯环保行为 目前污水资源化的主流核心工艺为 膜分离技术 该技术是利用膜元件的高效 过滤功能将污水中的污染物进行截留分 离从而得到洁净的新生水 按照技术工艺 特点的不同 膜分离水处理工艺可分为连 续膜过滤!"#膜生物反应器"$%纳 滤 &#反渗透%'等 并 可 按 照 要 求 对污水进行不同深度的处理 污水经上述 工艺处理后可作为绿化与冲厕冷却循 环水补充水甚至锅炉用水补给水等进行 分级回用 对于生产企业而言水资 源费用的不断上涨增加了企 业生产成本然而采用污水资 源化技术则可在解决企业污 水处置问题的基础上使污水 重新得到利用产生显著的经 济效益从而减轻企业的经济 负担增加企业在市场中的竞 争实力 谐波治理工程 轮胎厂主要谐波源在炼 胶车间及子午胎车间的压延 工段 炼胶车间的密炼机为
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工段为硫化工段!其消耗的蒸汽占全厂的 !"#以上"
轮胎硫化采用大量的硫化机" 硫化机 的供汽系统目前都是采用单独的温度反馈 控制技术!蒸汽凝结水的疏水基本上都是采 用蒸汽疏水阀疏水或气动切断阀定时排凝 结水两种方式!但是存在以下问题#疏水 阀或切断阀使用数量多!阀门动作频繁$一 年动作次数约$""万次%! 易磨损泄漏蒸汽& 阀门维修及管理的工作量非常大!且泄漏 后不易检查&疏水阀失效后!大量新蒸汽 串入凝结水管道!导致系统闭合困难&泄 漏严重时!导致冷凝水回收装置不能正常工 作!系统实际上处于开式状态!能源严重浪 费&大量排汽形成白色污染!既浪费能源 又影响环境"
深冷制氮技术 和传统吸附制氮相比采用深冷制氮 技术制取氮气压力无波动氮气纯度可达 ''(''''#工 艺 复 杂 性 及 能 耗 不 因 氮 气 纯 度的增加而增加 深冷制氮压缩空气用量 同 吸 附 制 氮 相 比 可 节 约!"# 能 耗 指 标 则")$"*+,-./$")0123'')'''# 以 4!""./$-,'')''# 氮 气 制 造 系 统 为例采用新型深冷制氮技术较传统吸附 制氮工艺设备一次性投资相近维护费 用降低5!#6!7年节电超过4''万 千瓦 时液氮外销年收入可达5"万元 一次法低温混炼胶 新型一次法低温炼胶工艺过程见图 4 该炼胶工艺主要技术特点包括接班 或开班对密炼室各组件蒸汽快速加热至 5"6" 生产过程中冷却系统水恒温 控 制 在!"0"生 胶 主 要 是 天 然 胶 各批次打乱切碎造粒后混用每车胶 料密炼机排料后即进行称量 并有在线 考核要求 所以相对于传统的多段炼胶一次 法低温炼胶电能消耗降低&4)5# 产能达 到 多 段 炼 胶 的 &)$ 倍 且 无 需 母 胶 存 放 系 统占地面积减小 只需使用一次隔离剂 较传统多段炼胶隔离剂的使用量降低了 &""#体 现 了 优 质 高 效 节 能 的 生 产 工 艺特点 炼胶硫化烟气治理 针对橡胶工厂生产有机废气的特性 公司联合清华大学研究人员提出了紫外 光降解8生物降解的新型处理工艺 该工
')%橡胶工厂废气 橡胶制品生产过程中产生的热胶废 气 是 由 烷 烃 +烯 烃 (78$(芳 香 类 化 合 物 等 %/"多种 有 机 气 体 化 合 物 组 成 的 集 合 体 ! 构成了热胶废气特殊的毒性和恶臭性质! 对厂区周边环境造成了不同程度的污染! 居民投诉或闹事现象时有发生" 热胶烟气中含有39亚硝基化合物及 其前体物!如亚硝酸盐(硝酸盐(胺类等" 一 定 量 的3:亚 硝 基 化 合 物 及 其 前 体 物 长 期潜伏在人体内!将可能导致恶性肿瘤的 发生" 因此加强橡胶行业热胶烟气中有害 有毒污染成分的监控和检测(开展热胶烟 气治理工作迫在眉睫" '&%废水处理 相对其他化工废水而言!橡胶工厂污 水污染程度较轻!水量较小" 伴随着水资 源短缺情况的日益严重!环保排放标准的 日益严苛!特别是,橡胶制品工业污染物 排放标准;< $!/*$:$"%%-的颁布实施!部 分地区橡胶工厂污水排放化学需氧量 '=8>=?%的直接排放值'即纳管值%将 由现 在的*""+@,A降为!"+@,A! 橡胶工厂现有 的污水处理系统将不能满足新排放标准 的要求!急需进行相应的技术提升*