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聚合氯化铝和聚合硫酸铁处理阴离子表面活性剂废水的研究

    发布时间:2019-02-15    点击数:256   【

[摘要]日化行业产生含高浓度阴离子表面活性剂的LAS废水,若直接排放将会造成严重的环境污染。本文以聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)为混凝剂,以聚丙烯酰胺(PAM)为助凝剂,以氧化钙(CaO)、氢氧化钠为水样pH调节剂,进行混凝沉淀试验,采用单因素试验确定混凝剂、助凝剂、pH调节剂的处理效果及最佳投药量范围。结果表明,此类废水中CODCr、LAS、色度去除的关键影响因子为pH调节剂种类,其次为反应pH,混凝剂及助凝剂种类和投加量影响较小;最佳pH调节剂为CaO,反应pH控制在8.5~9.5,PAM投加量宜为5~10mg/L。经混凝沉淀处理后,废水中CODCr去除率可达75%以上,LAS、色度去除率均达85%以上,证明采用氧化钙(CaO)化学混凝沉淀工艺处理LAS废水是一种高效、便捷的方法。

日用化工品生产企业在日常生产经营中,排放出含有阴离子表面活性剂的LAS废水,此类废水成分复杂,除含有阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)LAS和其乳化携带的胶体污染物外,还含有助剂、漂白剂和油类物质,水量小、浓度高。阴离子表面活性剂LAS废水通常分为两类,一类为弱碱性,pH为8~11,一类为弱酸性,pH为4~6;LAS浓度100~500mg/L,CODCr浓度2000~5000mg/L,色度200~400NTU。目前对于阴离子表面活性剂LAS废水的处理,主要方法有:泡沫分离法、吸附法、混凝沉淀法、膜分离法、催化氧化法、生物法等,其中混凝沉淀法由于具有处理流程短、费用低、操作简便的优点被广泛应用于此类废水的预处理和深度处理。本文针对日用化工品生产企业排放的高浓度阴离子表面活性剂LAS废水,开展化学混凝沉淀试验研究,以探索寻找高效、廉价的化学药剂及最佳运行条件。

1实验部分

1.1试验仪器与药剂

仪器设备:pH计、722分光光度计、COD快速测定仪、JJ-4六联数显电动搅拌器。

试验试剂:浓硫酸、CaO、NaOH、PAC、PFS、PAM。

1.2测试指标及方法

表1 测试指标及方法
测试指标 水样 测定方法/仪器
CODCr 原水、反应上清液 MS-3 型COD 测定仪
LAS 原水、反应上清液 亚甲基蓝分光光度法
色度 原水、反应上清液 稀释倍数法
pH 原水、反应上清液 pH 计

1.3试验水样

试验水样取自华南某日用化工洗涤生产企业磺化车间反应装置排放废水,废水中CODCr浓度约2100mg/L,LAS浓度约110mg/L,色度约350NTU,pH约为5.5。

1.4试验方法

取水样原液500mL装入500mL烧杯中,放入自动搅拌装置,通过pH仪控制,手动投加pH调节剂(CaO/NaOH),待pH为8.0~10.0时,停止加药,继续搅拌5分钟,然后停止搅拌,静止沉淀30分钟,取上清液分析测试CODCr浓度、LAS浓度及色度。

2试验结果与讨论

2.1pH调节剂选择试验

pH调节剂选择试验是投加单一pH调节剂(CaO/NaOH)至废水中,即试验水样分别单独投加CaO、NaOH调节废水的pH在8.0~10.0,进行混凝沉淀,采取平行对比三次均值法,结果如表2所示。

表 2 pH 调节剂选择试验结果
序号 名称 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,分别单独投加CaO、NaOH进行混凝沉淀,两者均对废水中污染物CODCr、LAS、色度有很好的去除效果。其中,投加CaO混凝沉淀后,CODCr去除率达74%~78%,LAS去除率达83%~87%,色度去除率达8%~89%;投加NaOH混凝沉淀后,CODCr去除率达70%~73%,LAS去除率达76%~80%,色度去除率达77%~80%。从表2也可看出,投加CaO比NaOH对废水的污染物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反应条件,CaO、NaOH对污染物的去除也不同,但两者均存在pH高值时比低值处理效果更好,其中投加CaO时,反应pH为9.6比反应pH为8.3时的废水CODCr、LAS、色度去除率分别增加约4%,而投加NaOH时,反应pH为9.4比反应pH为8.1时的废水CODCr、LAS、色度去除率分别增加约3%。从图1中可得出投加CaO比NaOH对色度的去除效果更加明显。

2.2混凝剂选择试验

投加NaOH调节废水pH至8.0、9.5,然后分别单独投加100mg/L的PAC、PFS及3mg/L的PAM进行混凝沉淀试验,试验采取平行对比三次均值法,结果如下如表3。

表3 投加不同混凝剂PAC/PFS 试验结果
序号 名称 pH CODCr/(mg·L-1) 色度/NTU LAS/(mg·L-1)
1 原水 5.50 2080.50 350.00 106.40
2 氢氧化钠+PAC
氢氧化钠+PFS
8.00
8.20
573.66
566.20
70.00
75.00 20.30
21.80
20.30
3 氢氧化钠+PAC
氢氧化钠+PFS
9.50
9.30
557.20
554.60
65.00
60.00
20.40
18.80

2.3反应pH对比试验

废水不投加pH调节剂,维持原水pH为5.5时,分别单独投加200mg/L的PAC、PFS及3mg/L的PAM进行混凝沉淀试验,试验采取平行对比三次均值法。试验结果显示,不调节pH维持原水pH为5.5条件下,分别投加PAC、PFS,两者均无明显表观反应,无沉淀物产生,水样浑浊(见图3),经取样分析测定,两者对废水中的污染物CODCr、LAS、色度均无明显去除作用效果。

3小结

(1)对于日用化工品生产企业排放的阴离子表面活性剂LAS废水,采用化学混凝沉淀工艺是一种高效、便捷的处理方法。

(2)废水在酸性(pH小于5.5)条件下,分别投加PAC、PFS进行混凝沉淀反应时,两者均无明显反应无沉淀物产生,其对废水中的污杂物CODCr、LAS、色度均无明显去除效果。

(3)废水分别单独投加CaO、NaOH进行调pH混凝沉淀时,反应过程剧烈并产生大量沉淀物,且对污染物去除效率高。投加CaO时,废水CODCr、LAS、色度的去除率分别为74%~78%、83%~87%、86%~89%;投加NaOH时,废水CODCr、LAS、色度的去除率分别为70%~73%、76%~80%、77%~80%。投加CaO比投加NaOH,对废水CODCr、LAS、色度的去除率分别提高约5%。

(4)废水采用NaOH调节pH至8.0~9.5,再分别投加PAC、PFS进行混凝沉淀,两者对废水中三种污染物的去除率提升不明显,分别约提高2%~3%,但相对于PAC,PFS对废水中三种污染物的去除率要高1%。

(5)对于含高浓度阴离子表面活性剂LAS废水,采用化学混凝沉淀处理时,其反应pH对废水中CODCr、LAS、色度的去除较为关键,pH控制在8.5~9.5时为最佳反应pH。同时试验结果也可得出,投加CaO比NaOH处理效果更好,去除率更高,在工程应用中CaO的来源广且价格低,非常适合此类废水处理。对于CaO投加用量,可将上述反应的pH作为CaO乳液的自动精准投加控制参数。

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