合成洗滌劑廢水危害及處理技術研究進展

張 哲，鐘嬌嬌，林書昌

（陜西理工學院化學與環境科學學院，陜西 漢中 723001）

前言

有機合成表面活性劑的成功研發是合成洗滌劑步入人們生活的關鍵原因，其中四聚丙烯的大量生產使得合成洗滌劑得到了快速增長。近年來，隨著合成洗滌劑工業的飛速發展，合成洗滌劑品種越來越豐富，從日常生活到工業用洗滌劑，合成洗滌劑的用量迅速增加，使得我們不得不重視一個實際問題，大量的合成洗滌劑廢水如何處理？我國合成洗滌劑以陰離子表面活性劑直鏈烷基苯磺酸鈉（LAS）為主體，還含有聚磷酸鈉或沸石、碳酸鈉、硅酸鈉和硫酸鈉等助劑，合成洗滌劑廢水排放量大，生物難降解，且成分復雜，廢水中除了含有表面活性劑和其乳化攜帶的膠體污染物外，還含有不飽和脂肪酸、磷酸、蛋白質粘滯物、甘油及氯離子等，COD濃度較高，是一種較難處理的有機工業廢水[1,2]。目前，合成洗滌劑廢水處理比較成熟的技術包括生物接觸氧化法和化學混凝法。本文簡要介紹了各種處理方法的原理，重點綜述了其在合成洗滌劑廢水處理中的應用及存在的問題，旨在為合成洗滌劑廢水處理提供參考。

1.合成洗滌劑廢水危害

合成洗滌劑廢水主要成分是以直鏈烷基苯磺酸鈉為主的陰離子表面活性劑，并含洗滌去除的油脂、脂肪酸和磷酸鹽等污染物，成分復雜。廢水中的LAS以分散態和膠粒表面吸附兩種形式存在，水體受洗滌劑污染后會出現大量泡沫，阻礙水與空氣的接觸并消耗水中的溶解氧，使水體的自凈作用下降、水質變壞，從而間接地對水生生物產生毒性[3]。目前，我國的合成洗滌劑還沒有全無磷化，有些未禁磷地區，合成洗滌劑廢水中磷含量較高，它是引起水體富營養化的主要原因之一。水體中磷營養基含量的增加能導致自養性生物生成密度的增加，由于富營養化，地面水體的生態系統及水的用途受到嚴重的影響。

LAS如果進入水體，與泄露的石油、多氯聯苯等疏水性有機物接觸發生乳化作用，污染物大面積分散，增加處理污染水體的難度，也容易造成二次污染。合成洗滌劑廢水對皮膚有刺激作用，長時間接觸容易過敏或導致接觸性皮炎。另外，合成洗滌劑能通過皮膚進入人體，抑制人體酶的作用，影響肝臟和消化系統，降低人體免疫抵抗力，其致癌性到目前為止還沒有明確的研究結果，但危害已經引起了人們的重視。合成洗滌劑廢水具有COD含量高、起泡性強、毒性大、生物難降解等特點，直接排放必將對環境造成危害[4]。因此，合成洗滌劑廢水的處理顯得尤為重要。

2.合成洗滌劑廢水處理技術

國內外對合成洗滌劑廢水處理技術的研究始于上世紀70年代初期，當時主要脫除污染量較大的磷和烷基苯磺酸鈉。隨著合成洗滌劑廢水處理技術的不斷發展及完善，合成洗滌劑廢水處理不僅要降低LAS含量，還要去除其他污染物質，已經朝著系統化方向發展。我國對合成洗滌劑廢水處理技術的研究稍晚，但發展迅速。目前所采用的合成洗滌劑廢水處理方法基本沿用國外經驗，生物接觸氧化法和化學混凝法是比較成熟的合成洗滌劑廢水處理技術，在此基礎上也開發了很多針對性的合成洗滌劑廢水處理技術，取得了一定的成果。

2.1 生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是在生物接觸氧化池內裝填一定數量的填料，利用附著生長于生物膜表面的微生物進行有機污水處理的方法。生物膜上聚集了高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態系統，合成洗滌劑廢水進入氧化池內，由好氣層的好氣菌將其分解，再進入厭氣層進行厭氧分解，處理達飽和的生物膜被流動的水層沖掉再換取新的生物膜，如此往復以達到凈化污水的目的。

生物接觸氧化技術處理合成洗滌劑廢水處理效果好，一次投資費用低，還能抵抗一定的沖擊負荷。但是單級的生物氧化工藝難以完全降解廢水中指標污染物，一般都聯用幾種處理技術，綜合各自優點，針對性處理合成洗滌劑廢水。

申松梅[5]以實驗室培養的成熟厭氧顆粒污泥作為厭氧折流板水解酸化反應器（ABR）的接種污泥，某污水處理廠以氧化溝末端的好氧污泥作為生物接觸氧化反應器的接種污泥，分別研究了ABR和生物接觸氧化的啟動過程，并對運行參數進行了優化，最終聯合ABR-生物接觸氧化工藝實現合成洗滌劑廢水處理。實驗結果表明:出水COD和LAS濃度分別在100mg/L和5mg/L以下，出水水質符合國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準要求。該工藝處理合成洗滌劑廢水總費用低，實現了社會效益、經濟效益和環境效益的統一，有廣闊的工業化應用前景。

對水質進行分析檢測是處理合成洗滌劑廢水的重要步驟，可以減少處理費用及工序，降低處理強度。陳嘉祺[6]綜合分析廢水特征，考察兩種具有代表性的填料——組合填料和MBBR填料對該廢水的處理效能及組合工藝的處理效果，MBBR填料較組合填料需要更長的掛膜啟動時間，但對洗滌劑廢水處理效果優于組合填料，它能在更低的溶解氧濃度下，獲得較好COD、LAS去除率，承受更高的有機負荷。另外，MBBR填料具有附著更多的活性微生物，污泥沉降性能更好等優勢特點。生物接觸氧化工藝采用MBBR填料，曝氣生物濾池采用輕質陶粒濾料，試驗表明:生物接觸氧化-曝氣生物濾池組合工藝處理該種廢水，COD、LAS去除率分別為89.8%及96.3%。在連續運行過程中，組合工藝在較高污染物沖擊負荷下出現負荷階段分配的現象，表現出較好的抗沖擊負荷性能及良好的污染物去除率。

由于合成洗滌劑難生物降解，高濃度的廢水需先進行預處理后采用生物接觸氧化技術進行末端處理才能達到理想效果，國內外研究成果較多。王榕[7]等以絮凝沉淀+ABR+接觸氧化工藝處理陰離子型氨基酸類表面活性劑的生產廢水，經過系統處理后，CODcr從進水2800mg/L降為90mg/L以下，BOD5從550mg/L降為20mg/L以下，處理效率均達到96%，排放水質完全達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準。青志鵬[8]等通過對洗滌劑廢水的物化處理和水解酸化+好氧生化處理試驗研究，探討了物化預處理的工藝參數，根據含表面活性劑的高濃度日化廢水水質特性，采用了混凝-厭氧-好氧處理工藝，試驗結果表明:進水CODcr在20000mg/L左右，混凝沉淀和好氧反應對高濃度日化廢水的去除率分別達到90%以上和78%以上，對工程上處理高濃度日化廢水具有較好的指導意義。

目前，我國廣泛應用生物接觸氧化法直接處理偏堿性的LAS廢水，其設備簡單，各項處理指標均能達到國家規定廢水排放標準。填料的選擇直接影響廢水處理效果，是生物接觸氧化處理廢水技術的關鍵，研發高性能的填料是今后的研究熱點，同時生物接觸氧化技術亦存在啟動慢、對水質依賴性高等劣勢，因此要更加重視復合工藝的獨到優勢，做好合成洗滌劑水質檢測及預處理工作。

2.2 化學混凝法

合成洗滌劑廢水中含有大量帶負電荷的膠體顆粒，彼此之間存在很強的靜電斥力，不能相互靠近；另外，許多水分子被吸引在膠體顆粒周圍形成水化膜，阻止膠體顆粒與帶相反電荷的離子中和，因此無法聚沉，處理難度加大[9]。在合成洗滌劑廢水中加入混凝劑能夠有效地打破膠體之間的穩定性，壓縮雙電層，降低或消除膠體離子表面的電位，加快膠體的聚集，最終以沉淀物的形式除去。

合成洗滌劑廢水有機物濃度高，生物降解率低，用化學混凝工藝作為預處理，可以將水中的懸浮物和膠體及某些溶解性組分除去，再結合末端生物處理方法，能達到良好的處理效果。化學混凝法處理量大，設備簡單，經濟性高，是工業廢水處理最常用的方法之一。

目前，處理合成洗滌劑生產廢水多用無機混凝劑，其中鋁鹽和鐵鹽研究比較多，但是單獨使用鐵鹽或鋁鹽處理效果不理想，很多研究者將目光聚集到復合混凝劑上來，取得了一定的成果。針對常規鋁鹽、鐵鹽去除洗浴廢水中陰離子洗滌劑（LAS）效果不理想的狀況，研究者采用高堿化度鈣型聚合鋁硅混凝劑（CPASC）進行了試驗研究，同時與聚合氯化鋁（PAC）作了比較。在相同條件下，高堿化度鈣型聚合鋁硅的處理效果好于氯化鋁，特別對LAS、COD的去除率分別比PAC高10%和8%以上，且具有絮體形成速度快、形成的絮體顆粒大、結構好等特點，可以更好地應用到混凝-沉淀、混凝-氣浮及微絮凝纖維過濾等工藝中[10]。

申松梅[11]以硫酸亞鐵、硫酸鋁、硫酸鎂、氯化鈣、氫氧化鈣、活性碳粉末和聚丙烯酰胺（PAM）等原料合成了一種混凝劑RX，并將其處理合成洗滌劑生產廢水。研究表明，RX對LAS和COD的去除效果較好，優于PAC和PFS，且用量少，費用低，出水水質好。在最佳處理條件下，LAS和COD的去除率可達95%和80%以上。混凝后的出水可直接進入該廠的生化處理系統，并實現達標排放。

微電解能改變廢水中污染物的性質，從而實現大分子有機污染物的斷鏈、發色與助色基團的脫色，提高廢水的可生化性，便于后續處理。李亞峰[12]采用微電解石灰乳混凝沉淀法處理高濃度的LAS廢水，CODcr去除率在90%以上，LAS去除率達97%，處理后，出水中的LAS、CODcr和pH值3項指標均達到國家排放標準。此方法具有流程短、設備簡單、去除率高等特點，同時，在運行過程中僅消耗少量的酸、鐵屑和石灰，所以，藥劑費用較低，具有廣泛的推廣價值。

氣浮法利用高度分散的微氣泡作為載體去黏附廢水中的懸浮物，使其密度小于水而上浮到水面以實現固液分離。廢水的表面張力決定了氣浮效果，投加合適的混凝劑可以改變表面活性劑廢水的表面張力，同時與懸浮顆粒形成礬花截留氣泡，靠氣泡浮力將礬花帶到水面以去除。LAS由極性-非極性分子組成，自身起到氣浮處理中的浮選劑作用，因此在混凝的基礎上結合氣浮法能達到合成洗滌劑廢水理想的處理效果[13]。

我國對合成洗滌劑廢水用無機混凝劑的研究比較成熟，目前存在的問題主要集中在開發高效的復合混凝劑，以及多種工藝聯用對合成洗滌劑廢水進行一次處理，因此對混凝機理還要進行更加深入的研究，明確混凝劑在廢水處理中的具體作用；同時還要注重處理工藝的優化，減少合成洗滌劑廢水處理成本。

3.結語

合成洗滌劑廢水污染物濃度大，成分復雜，排放量大，對環境及人類健康存在潛在危害，其中，LAS是合成洗滌劑廢水中首要處理的化學物質。同時還要兼顧COD和BOD的去除，并協調好處理技術的經濟性和實用性。生物接觸氧化法和化學混凝法是工業應用前景比較看好的處理技術，生物接觸氧化技術對水質依賴性較強，適用于末端處理，但高性能填料研發能增大廢水處理量，亟待解決；化學混凝法近年來多與生物接觸氧化技術及其他末端處理技術聯用，對合成洗滌劑進行一次處理，避免繁瑣工藝及二次污染，成效較好，同時，高性能的復合混凝劑的研究也加快了步伐。相信在科研工作者的努力下，一套成本低、處理效果好的合成洗滌劑廢水處理技術將會工業化推廣。

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