复合混凝剂RX处理合成洗涤剂生产废水的研究申松梅

复合混凝剂RX处理合成洗涤剂生产废水的研究申松梅，孙潺潺，徐斌（嘉兴市固体废物管理中心，浙江嘉兴314000）［摘要］以硫酸亚铁、硫酸铝、硫酸镁、氯化钙、氢氧化钙、活性炭粉末和聚丙烯酰胺（PAM）等为原料合成了一种复合混凝剂RX，并将其用于处理合成洗涤剂生产废水。试验研究表明，RX对LAS和COD的去除效果较好，优于PAC和PFS，且用量少，费用低，出水水质好。其最佳处理条件为：pH为7~9，RX投加量150mg/L，PAM投加量0.5~1.0mg/L，在此条件下，LAS和COD去除率分别可达95%和80%以上。混凝后的出水可直接进入该厂的生化处理系统进行后续处理，并实现达标排放。［关键词］复合混凝剂RX；合成洗涤剂生产废水；混凝沉淀；LAS［中图分类号］X703.1［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2011）03-0071-03StudyonthetreatmentofsyntheticdetergentwastewaterbycomplexcoagulantRXShenSongmei，SunChanchan，XuBin（JiaxingSolidWastesManagementCenter，Jiaxing314000，China）Abstract：Ferroussulfate，aluminumsulfate，magnesiumsulfate，calciumchloride，calciumhydroxide，activatedcarbonpowderandPAMhavebeenusedasrawmaterialsforsynthesizingthecomplexcoagulantRX，andalsousedfortreatingsyntheticdetergentwastewater.ExperimentalstudiesshowthatRXhashigherremovalratesofLASandCOD.ItstreatmenteffectisbetterthanthatofPACandPFS，andischaracterizedbylessdosage，lowercostandbet-terwaterquality.Thebesttreatmentconditionsforthesyntheticdetergentwastewaterareasfollows：pHis7-9，RXdosage150mg/L，andPAMdosage0.5-1.0mg/L.Undertheseconditions，theremovalratesofLASandCODcanbeupto95%and80%，respectively.Theeffluentafterthecoagulationcouldgointothebiologicaltreatmentsystemdi-rectlyforpost-processing，andthedischargecanbeuptostandard.Keywords：complexcoagulantRX；syntheticdetergentwastewater；coagulationprecipitation；LAS合成洗涤剂工业生产废水，主要由含高浓度阴离子表面活性剂LAS的洗衣粉废水和含高悬浮物的肥皂废水组成，废水中主要含有磷脂、LAS、油类、三聚磷酸钠等污染物，属生物难降解废水，现已成为重要的水质污染源。LAS进人水体后，因其具有起泡性能，会在水体表面形成泡沫层，降低水体的复氧速率和充氧程度，使水质变坏，不仅危害鱼类及水生生物的生长，而且影响人类饮用水水质，危害人体健康。化学混凝法是目前处理合成洗涤剂废水的主要方法之一，但采用常规的混凝剂如硫酸铝、硫酸亚铁、聚铝、聚铁等成本较高，残存铝对人体有害，处理水泛黄，效果不理想。因此，寻找成本低、高效、无毒的混凝剂成为一项迫切的任务。本研究针对洗涤剂生产废水的水质特征和国内现有单一型混凝剂处理该种废水效果不佳的现状，以某日用化工厂的生产废水为研究对象，自行研制了无机聚电解质类复合混凝剂RX。探讨了其在不同条件下药剂用量与污染物去除率的关系，考察了其混凝特征和最佳混凝条件，旨在为洗涤剂生产废水的处理探索一条经济实用的新途径。1试验部分1.1废水来源及水质废水取自某日用化工厂的洗涤剂生产废水，废水呈棕黄色，偏碱性，主要污染物是LAS，并含有一定量的磷脂、石油类、烷基苯、氢氧化钠、磷酸盐、硫酸盐、低级脂肪酸等。该废水中COD为2368.4mg/L，LAS为196.8mg/L，pH为8.5。1.2复合混凝剂RX的制备复合混凝剂的成分：硫酸亚铁+硫酸铝+硫酸镁第31卷第3期2011年3月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol．31No．3Mar．，201171的质量分数约为85%，氯化钙+氢氧化钙约为10%，活性炭+聚丙烯酰胺约为5%。将上述原料粉碎为细小颗粒后，在常温常压下混合，即可得到复合混凝剂RX。在处理废水过程中，复合混凝剂RX能水解产生多种高价金属离子、多核羟基络合物、交联状和线状高分子等，水解产物可与水中的钠皂乳化剂反应，生成高价的金属皂沉淀，使乳化油粒破乳，这些高价的金属皂沉淀还可与水解产生的多核羟基金属离子及高价金属离子进行电中和，压缩双电层，降低ζ电位，使胶体颗粒脱稳。脱稳的颗粒与线状或交联状高分子絮凝剂经过吸附架桥，成粗粒絮凝体，然后与水分离去除。水解中产生的具有亲油性的活性致浊物质，在混凝过程中构成吸附絮凝颗粒中心，形成的矾花大而密实，可实现泥水分离。1.3试验方法取一定量水样，用NaOH和稀H2SO4溶液调节水样的pH，加人一定量的混凝剂，先在400r/min下快搅3min，然后调节转速至100r/min再慢搅5min，静置沉淀10~20min，取上清液进行水质分析。1.4分析方法LAS采用亚甲基蓝分光光度法；COD采用重铬酸钾法；pH采用玻璃电极法〔1〕。2结果与讨论2.1混凝剂的选择为了获得最佳的混凝处理效果，试验选用传统的聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）及自制的复合混凝剂RX进行对比试验（其中PAC和PFS投加量均为200mg/L，RX投加量为100mg/L），试验结果如图1所示。图1不同混凝剂的处理效果由图1可以看出，尽管PAC和PFS的投加量为RX投加量的2倍，但其对LAS和COD的去除率仍低于RX。试验过程中还发现，投加RX后所形成的矾花大而密实，沉降速度快，泥水易于分离，色度去除显著，处理效果明显优于PAC和PFS。2.2pH的确定每种混凝剂都有其适宜的pH范围〔2〕，pH的大小不仅直接影响污染物的存在形态和性质，而且影响着混凝剂的水解平衡与水解产物的存在形态。试验选取RX为混凝剂，控制其投加量为100mg/L，考察pH对污染物去除效果的影响，试验结果如图2所示。图2pH对处理效果的影响从图2可以看出，LAS和COD的去除率随pH的升高而增加，且碱性条件下的处理效果优于酸性条件。但pH不可过高，当pH9时，随pH的升高去除率有下降的趋势。因此，在使用RX复合混凝剂处理合成洗涤剂废水时，最适pH为7~9，而本试验所用废水的pH在8.5左右，因此无需调节pH。2.3最佳投药量的确定混凝剂的投加量直接影响污水的处理效果。投药量较少时，达不到最佳处理效果；投药量过多又会影响絮体的沉降速度，同时还会增加处理成本。选取RX为混凝剂，考察其投加量对处理效果的影响，结果如图3所示。图3RX投加量对处理效果的影响由图3可知，随投药量的增加，LAS和COD去除率均明显升高。在投加量＜100mg/L时去除率增速较快，当投加量＞150mg/L时，去除率变化已不明显。根据试验结果，RX的最佳投加量为150mg/L。2.4助凝剂对混凝效果的影响某些高分子聚合物（如PAM等）具有分子质量试验研究工业水处理2011－03，31（3）72高、聚合度大等特点，能够改变絮体的结构，增大絮体的粒径、密度和机械强度，改善絮体的沉降性能，与混凝剂配合使用能提高处理效果。选取RX为混凝剂，控制其投加量为150mg/L，投加一定量的PAM作为助凝剂，考察助凝剂对处理效果的影响，试验结果如图4所示。图4PAM投加量对处理效果的影响由图4可知，当PAM投加量在0.5~1.0mg/L时，对LAS和COD的去除效果最好，增加PAM投加量，去除效果并没有明显提高。这是因为PAM分子为长链结构，碳链上有活性基团，能在水中与相邻的颗粒表面产生专性吸附，在颗粒间成功“架桥”，使絮体粒度逐渐增大，最终在浓度与絮体粒度间形成一个平衡；当PAM浓度较高时，PAM在颗粒表面的覆盖率接近100%，颗粒表面已无吸附空位，桥连作用无法实现。因此，PAM最佳投加量为0.5~1.0mg/L，此时，LAS和COD的去除率分别可达95%和80%以上，而相同条件下不投加PAM时LAS和COD的去除率分别为89.4%和68.2%。2.5后续处理上述试验研究结果表明，在RX投加量为150mg/L、PAM投加量为0.5~1.0mg/L的条件下，LAS和COD的去除率分别可达95%和80%以上。根据该厂的废水水质，废水中的COD和LAS分别以2500mg/L和200mg/L计，混凝处理对LAS和COD的去除率分别以95%和80%计，则出水中的LAS和COD分别在10mg/L和500mg/L左右，混凝后的出水可直接进入该厂的生化处理系统进行后续处理。3工业应用性试验在实验室研究的基础上又在该日用化工厂进行了为期30d的工业应用性试验，其目的是考察采用RX对合成洗涤剂生产废水进行预处理的可行性及其对生化处理单元的影响，为该混凝剂处理合成洗涤剂生产废水的工业应用提供必要的技术参数。废水首先经过调节池，然后进入混凝反应器，与混凝剂混合反应后，进入沉淀池进行分离，其出水进入生物接触氧化池进行生化处理，再经二沉池沉淀后排放。试验结果如图5所示。图5工业应用性试验结果从图5可以看出，在连续30d的工业应用性试验中，控制RX投加量为150mg/L的条件下，经混凝处理后COD和LAS的去除率平均分别为81.0%和91.6%；再经生化处理后COD和LAS的总去除率分别为97.0%和99.5%，出水中的平均COD和LAS分别为79.6mg/L和1.10mg/L，均可达到国家一级排放标准的要求。4结论（1）实验室研究结果表明，对合成洗涤剂废水来说，RX复合混凝剂是一种新型、高效的混凝剂，对LAS和COD去除效果较好，其处理效果优于PAC和PFS，且用量少，费用低，出水水质好。（2）采用RX复合混凝剂处理合成洗涤剂生产废水，其最佳处理条件为：pH为7~9，RX投加量为150mg/L，PAM投加量为0.5~1.0mg/L。在此条件下LAS和COD去除率分别可达95%和80%以上。（3）与PAC和PFS相比，RX投加量少，运行费用较低；处理过程中产生的污泥量也较少，后续处理费用也较低。（4）工业应用性试验结果表明，经混凝和生化两级处理后的COD和LAS总去除率分别为97.0%和99.5%，出水中的平均COD和LAS分别为79.6、1.10mg/L，均可达到国家一级排放标准要求。［参考文献］［1］国家环保总局．水和废水监测分析方法［M］．4版.北京：中国环境科学出版社，2002：211-221.［2］冯利，汤鸿霄．铝盐最佳混凝形态及最佳pH范围研究［J］．环境化学，1998，17（2）：163-169.［作者简介］申松梅（1982—），2009年毕业于长安大学，助理工程师。电话：[phone]，E-mail：[e-mail]。［收稿日期］2010-12-01（修改稿）工业水处理2011－03，31（3）申松梅，等：复合混凝剂RX处理合成洗涤剂生产废水的研究73