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          聚合氯化鋁和聚合硫酸鐵處理陰離子表面活性劑廢水的研究

              發布時間:2019年2月15日        【

          [摘要]日化行業產生含高濃度陰離子表面活性劑的LAS廢水,若直接排放將會造成嚴重的環境污染。本文以聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)為混凝劑,以聚丙烯酰胺(PAM)為助凝劑,以氧化鈣(CaO)、氫氧化鈉為水樣pH調節劑,進行混凝沉淀試驗,采用單因素試驗確定混凝劑、助凝劑、pH調節劑的處理效果及較佳投藥量范圍。結果表明,此類廢水中CODCr、LAS、色度去除的關鍵影響因子為pH調節劑種類,其次為反應pH,混凝劑及助凝劑種類和投加量影響較??;較佳pH調節劑為CaO,反應pH控制在8.5~9.5,PAM投加量宜為5~10mg/L。經混凝沉淀處理后,廢水中CODCr去除率可達75%以上,LAS、色度去除率均達85%以上,證明采用氧化鈣(CaO)化學混凝沉淀工藝處理LAS廢水是一種高效、便捷的方法。

          日用化工品生產企業在日常生產經營中,排放出含有陰離子表面活性劑的LAS廢水,此類廢水成分復雜,除含有陰離子表面活性劑(十二烷基苯磺酸鈉)LAS和其乳化攜帶的膠體污染物外,還含有助劑、漂白劑和油類物質,水量小、濃度高。陰離子表面活性劑LAS廢水通常分為兩類,一類為弱堿性,pH為8~11,一類為弱酸性,pH為4~6;LAS濃度100~500mg/L,CODCr濃度2000~5000mg/L,色度200~400NTU。目前對于陰離子表面活性劑LAS廢水的處理,主要方法有:泡沫分離法、吸附法、混凝沉淀法、膜分離法、催化氧化法、生物法等,其中混凝沉淀法由于具有處理流程短、費用低、操作簡便的優點被廣泛應用于此類廢水的預處理和深度處理。本文針對日用化工品生產企業排放的高濃度陰離子表面活性劑LAS廢水,開展化學混凝沉淀試驗研究,以探索尋找高效、廉價的化學藥劑及較佳運行條件。

          1實驗部分

          1.1試驗儀器與藥劑

          儀器設備:pH計、722分光光度計、COD快速測定儀、JJ-4六聯數顯電動攪拌器。

          試驗試劑:濃硫酸、CaO、NaOH、PAC、PFS、PAM。

          1.2測試指標及方法

          表1 測試指標及方法
          測試指標 水樣 測定方法/儀器
          CODCr 原水、反應上清液 MS-3 型COD 測定儀
          LAS 原水、反應上清液 亞甲基藍分光光度法
          色度 原水、反應上清液 稀釋倍數法
          pH 原水、反應上清液 pH 計

          1.3試驗水樣

          試驗水樣取自華南某日用化工洗滌生產企業磺化車間反應裝置排放廢水,廢水中CODCr濃度約2100mg/L,LAS濃度約110mg/L,色度約350NTU,pH約為5.5。

          1.4試驗方法

          取水樣原液500mL裝入500mL燒杯中,放入自動攪拌裝置,通過pH儀控制,手動投加pH調節劑(CaO/NaOH),待pH為8.0~10.0時,停止加藥,繼續攪拌5分鐘,然后停止攪拌,靜止沉淀30分鐘,取上清液分析測試CODCr濃度、LAS濃度及色度。

          2試驗結果與討論

          2.1pH調節劑選擇試驗

          pH調節劑選擇試驗是投加單一pH調節劑(CaO/NaOH)至廢水中,即試驗水樣分別單獨投加CaO、NaOH調節廢水的pH在8.0~10.0,進行混凝沉淀,采取平行對比三次均值法,結果如表2所示。

          表 2 pH 調節劑選擇試驗結果
          序號 名稱 pH CODCr/(mg·L-1) 色度/NTU LAS/(mg·L-1)
          1 原水 5.50 2080.50 350.00 106.40
          2 NaOH
          CaO
          8.10
          8.30
          624.03
          544.13
          80.00
          50.00
          25.50
          17.70
          3 NaOH
          CaO
          9.40
          9.60
          563.44
          446.26
          70.00
          40.00
          21.70
          13.50

           

          由表2可以看出,分別單獨投加CaO、NaOH進行混凝沉淀,兩者均對廢水中污染物CODCr、LAS、色度有很好的去除效果。其中,投加CaO混凝沉淀后,CODCr去除率達74%~78%,LAS去除率達83%~87%,色度去除率達8%~89%;投加NaOH混凝沉淀后,CODCr去除率達70%~73%,LAS去除率達76%~80%,色度去除率達77%~80%。從表2也可看出,投加CaO比NaOH對廢水的污染物CODCr、LAS、色度去除效率更高,去除率平均增加5%。另外在不同的pH反應條件,CaO、NaOH對污染物的去除也不同,但兩者均存在pH高值時比低值處理效果更好,其中投加CaO時,反應pH為9.6比反應pH為8.3時的廢水CODCr、LAS、色度去除率分別增加約4%,而投加NaOH時,反應pH為9.4比反應pH為8.1時的廢水CODCr、LAS、色度去除率分別增加約3%。從圖1中可得出投加CaO比NaOH對色度的去除效果更加明顯。

          2.2混凝劑選擇試驗

          投加NaOH調節廢水pH至8.0、9.5,然后分別單獨投加100mg/L的PAC、PFS及3mg/L的PAM進行混凝沉淀試驗,試驗采取平行對比三次均值法,結果如下如表3。

          表3 投加不同混凝劑PAC/PFS 試驗結果
          序號 名稱 pH CODCr/(mg·L-1) 色度/NTU LAS/(mg·L-1)
          1 原水 5.50 2080.50 350.00 106.40
          2 氫氧化鈉+PAC
          氫氧化鈉+PFS
          8.00
          8.20
          573.66
          566.20
          70.00
          75.00 20.30
          21.80
          20.30
          3 氫氧化鈉+PAC
          氫氧化鈉+PFS
          9.50
          9.30
          557.20
          554.60
          65.00
          60.00
          20.40
          18.80

          2.3反應pH對比試驗

          廢水不投加pH調節劑,維持原水pH為5.5時,分別單獨投加200mg/L的PAC、PFS及3mg/L的PAM進行混凝沉淀試驗,試驗采取平行對比三次均值法。試驗結果顯示,不調節pH維持原水pH為5.5條件下,分別投加PAC、PFS,兩者均無明顯表觀反應,無沉淀物產生,水樣渾濁(見圖3),經取樣分析測定,兩者對廢水中的污染物CODCr、LAS、色度均無明顯去除作用效果。

          3小結

          (1)對于日用化工品生產企業排放的陰離子表面活性劑LAS廢水,采用化學混凝沉淀工藝是一種高效、便捷的處理方法。

          (2)廢水在酸性(pH小于5.5)條件下,分別投加PAC、PFS進行混凝沉淀反應時,兩者均無明顯反應無沉淀物產生,其對廢水中的污雜物CODCr、LAS、色度均無明顯去除效果。

          (3)廢水分別單獨投加CaO、NaOH進行調pH混凝沉淀時,反應過程劇烈并產生大量沉淀物,且對污染物去除效率高。投加CaO時,廢水CODCr、LAS、色度的去除率分別為74%~78%、83%~87%、86%~89%;投加NaOH時,廢水CODCr、LAS、色度的去除率分別為70%~73%、76%~80%、77%~80%。投加CaO比投加NaOH,對廢水CODCr、LAS、色度的去除率分別提高約5%。

          (4)廢水采用NaOH調節pH至8.0~9.5,再分別投加PAC、PFS進行混凝沉淀,兩者對廢水中三種污染物的去除率提升不明顯,分別約提高2%~3%,但相對于PAC,PFS對廢水中三種污染物的去除率要高1%。

          (5)對于含高濃度陰離子表面活性劑LAS廢水,采用化學混凝沉淀處理時,其反應pH對廢水中CODCr、LAS、色度的去除較為關鍵,pH控制在8.5~9.5時為較佳反應pH。同時試驗結果也可得出,投加CaO比NaOH處理效果更好,去除率更高,在工程應用中CaO的來源廣且價格低,非常適合此類廢水處理。對于CaO投加用量,可將上述反應的pH作為CaO乳液的自動精準投加控制參數。

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