求少斌

（深圳市良益实业有限公司,广东 深圳 518105）

0 引言

表面活性剂具有良好的洗涤、润温、乳化及增溶等特性,表面活性剂废水来源很广,如家庭厨房废水,酒店宾馆废水,洗衣房废水中均含有阴离子表面活性剂（LAS）,洗涤、化工、纺织等行业也产生大量含表面活性剂的废水。废水中除含有表面活性剂和其乳化携带的胶体污染物外,还含有助剂、漂白剂和油类物质等,废水一般偏碱性。在日常生活和工业生产中,都是频繁的运用,而这些表面活性剂排入污水管道,给污水处理过程带来一定难度,如果处理不达标,会造成水体污染。

目前市场上常用的表面活性剂有烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠、太古油,拉开粉和平平加,在污水处理过程中,低含量的表面活性剂主要依赖于生物处理,最终达到排放标准,而污水含有高含量的表面活性剂一般是通过膜处理后,得到的浓缩液再来蒸发,或者交危废统一处理,这样导致处理成本过高。在实际运用过程不太适合,也有在生化处理前或生化处理后,简单的投加混凝剂和助凝剂,将部分的表面活性剂沉淀下来,但是用这种方法对表面活性剂的去除率达不到50%,并且对各种不同性质的表面活性剂,所选择的混凝剂最终处理的效果不同而不同,所以本文针对高含量的表面活性剂提供一种物化方法,将含有高阴离子表面活性剂的处理方法。其解决方法是通过几种化学药剂共同与阴离子表面活性剂发生化学反应,形成沉淀物,达到去除的目的。

1 阴离子表面活性剂

阴离子表面活性剂具有抑制和杀死微生物的作用,而且还可抑制其它有毒物质的降解,同时表面活性剂在水中起泡而降低水中复氧速率和充氧程度,使水质变坏,若不经处理直接排入水体,将造成湖泊、河流等水体的富营养化问题［1］。

表面活性剂废水的处理即要去除废水中的大量表面活性剂,同时也要考虑降低废水的COD和BOD等的含量,所以本文通过探索和试验找出一种物化降解表面活性剂方法。含有较高的表面活性剂废水,首先通过物化降解后,再进入生化处理,最后排入水体。

传统型的阴离子表面活性剂是疏水性部分和亲水性部分组成的化合物,大部分阴离子表面活性剂存在对生物菌有一定的抑制作用。主要是其携带的抑菌团的性质决定了抑菌性能,表面活性剂起到了增容和扩散的作用,并且在亲水基因相同的情况下,表面活性剂随着碳链长度的增大,其湿润性能和吸附能力大大提高,表现出抑制效果更为明显［2］。

阴离子表面活性剂对人体有害,那么对生物菌同样有害。污水中含有一定量的阴离子表面活性剂,在好氧池中会产生大量的泡沫,这些泡沫会包裹活性污泥,导致污水处理能力变差,产生大量泡沫,泡沫阻碍污水中的气体进入空气中,另外泡沫导致整个污水处理环境变差［3-4］。

2 阴离子表面活性剂主要性质介绍

阴离子表面活性剂的主要性质,阴离子表面活性剂是表面活性剂中发展历史最悠久的、产量最大、品种最多的一类产品,阴离子表面活性剂按其亲水基团的结构可分为磺酸盐和硫磺酯盐,是目前阴离子表面活性剂的主要类别。

将在水中电离后起表面活性作用的部分带负电荷的表面活性剂称为阴离子表面活性剂,从结构上把阴离子表面活性剂分为羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐和磷酸酯盐四大类。

脂肪酸盐是亲水基羧基的阴离子表面活性剂包括高级脂肪酸的钾、钠、铵盐以及三乙醇铵盐。在水中电离后起表面活性剂作用的部分是脂肪酸根阴离子。如电离式：

把在水中电离后生成起表面活性剂作用的阴离子磺酸根（R-SO3）称为磺酸盐型阴离子表面活性剂,包括烷基苯磺酸盐（ABS、LAS）、α-烯烃磺酸盐（AOS）、烷基磺酸盐（AS、SAS）、α-磺基单羧酸酯（CH2-COOR ,R-CH-COOCH3）、脂肪酸磺烷基酯（LgePonA）、琥珀酸酯磺酸盐（OT）、烷基萘磺酸盐（R-C10H6-SO3M）、石油磺酸盐（AGS）、本质素磺酸盐（O/W型乳状液的乳化剂）、烷基甘油醚磺酸盐（AGS）等多种类型。

二元酸与醇类发生酯化反应可以生成硫磺酸单脂和硫酸双脂。硫酸脂盐分为脂肪醇硫酸盐（脂）盐和仲烷基硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸脂盐、脂肪酸衍生物的硫酸酯盐、不饱和醇的硫酸酯盐等几大类。

烷基磷酸脂盐包括烷基磷酸单双脂盐,也包括脂肪醇聚氧乙烯醚的磷酸单双脂盐和烷基酚聚氧乙烯的磷酸单双酯盐。

根据阴离子表面活性剂与水的表面张力的关系,按照其物理化学知识,可以知道绝大部分阴离子表面活性剂在酸性条件下不稳定,尤其在强酸性条件下极易分解。

在弱酸性条件下,三氯化铁和硫酸亚铁二者都可以使阴离子表面活性剂失去活性,反应形成大量的絮体。而选用的三氯化铁的理由是三氯化铁的铁离子比硫酸亚铁的铁离子活泼,具有更强的活泼性,另外三氯化铁自身是强氧化剂,能加速芬顿氧化过程的速度,从而达到分解COD的目的。利用三氯化铁在整个反应过程中所产生的污泥量比硫酸亚铁所产生的污泥量少,同时还可以节省芬顿氧化过程所消耗的双氧水量。

为实现此目的,对含高浓度阴离子表面活性剂废水处理方法,其技术方案通过以下步骤完成：

对原水pH值用稀硫酸进行调节,pH值为4~5之间投加适量的三氯化铁,同时滴加少量的双氧水,然后根据废水中阴离子表面活性剂含量多少,再进行适当的微量曝气,使三氯化铁完全与阴离子表面活性剂反应完全,达到反应完全后,再添加适量的聚合硫酸铁絮凝剂和聚丙烯酰胺助凝剂,这时达到处理的目的。

在微氧条件下,水系中所存在铁离子均为三价,同时具有高混凝作用。有利于强化污染物去除效率。本实验具有工艺简单、产水成本低、运行稳定及处理效果好等优点。

实验步骤见图1。

图1 工艺流程图

3 阴离子表面活性剂在污水处理中的方法

根据阴离子表面活性剂的机构形式和组成以及性质,了解阴离子表面活性剂在污水中的特点,便于寻求污水处理的方法。

目前处理含有阴离子表面活性剂废水的方法,主要是指物化处理和生化处理工艺。其中物化处理的典型工艺包括泡沫分离法、混凝沉淀法、活性炭吸附法、臭氧氧化法、光催化氧化法、微电解法、超声降解法、离子交换法以及膜分离法。然而单独物化处理工艺存在着处理效果不佳、产水成本高、二次污染严重以及后续处理困难等问题,因此本试验利用三氯化铁的强氧化的性质,同时添加适量的双氧水的快速氧化之功能,使三氯化铁与阴离子表面活性剂充分反应。同时借助于微量曝气达到反应完全,最后又利用聚合硫酸铁作絮凝剂,达到去除废水中阴离子表面活性剂的目的。

阴离子表面活性剂在废水处理中既要去除废水中的大量表面活性剂,同时也要考虑降低废水中的化学需氧量和生化需氧量。表面活性剂结合水带来的COD,一般易降解,用化学方法将绝大部分的COD分解成二氧化碳和水。在弱酸性介质中,利用足够量的三价铁离子与阴离子表面活性剂反应形成大量的絮体,然后利用在此环境介质中,进行芬顿氧化,进一步降解COD。

根据含高浓度阴离子表面活性剂废水处理特征。试验步骤如下：

（1）首先对原水pH值用稀硫酸进行调节,pH值为4~5之间投加适量的三氯化铁,同时滴加少量的双氧水,一般双氧水的量与三氯化铁之比为1∶20,然后根据废水中阴离子表面活性剂含量多少,再进行适当微量曝气,使三价铁完全与阴离子表面活性剂反应完全,达到反应完全后,这时添加适量的聚合硫酸铁进行混凝沉淀。为了达到批量处理效果,此时添加聚丙烯酰胺作为助凝剂,这样可满足于规模的污水处理设施。

（2）对于含有阴离子表面活性剂的废水,如废水中不仅是阴离子表面活性剂高,而且废水中的化学需氧量高和生物需氧量高,此时废水通过上述去除阴离子表面活性剂后的废水,接着按普通的有机污水处理方法处理,一般采用厌氧和完全活性污泥处理方法。

实验数据见表1。

表1 试验结果表

通过上述试验数据,可知：含高浓度阴离子表面活性剂废水,在弱酸性条件下,加入适量的三氯化铁,在双氧水的协同作用下,同时利用空气不断的曝气搅拌,可以对废水中阴离子表面活性剂在进行简单的物化处理后,达标排放。

4 结语

本实验室通过不断的探索和试验,总结出在几种化学品药剂同时与阴离子表面活性剂的作用,形成沉淀物,为了适应大规模的实际运用,再加絮凝剂和助凝剂,将沉淀物快速沉淀。此方法值得推广和应用。