于爾捷，陳浩，姜安璽
（哈爾濱工業(yè)大學(xué) 市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150090）

　　摘要：對(duì)陽(yáng)離子型有機(jī)絮凝劑處理含油乳化廢水進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明單獨(dú)投加陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑對(duì)含油乳化廢水沒(méi)有處理效果；陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑與聚合氯化鋁復(fù)合使用可使絮凝體大而密實(shí)，同時(shí)使聚合氯化鋁的用量降低30％，氣浮產(chǎn)生的浮渣量少，含水率低。
　　關(guān)鍵詞：陽(yáng)離子型有機(jī)絮凝劑；含油乳化廢水；廢水處理；混凝；氣浮
　　中圖分類(lèi)號(hào)：X703.5；X76
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1009-2455(2002)05-0030-04

A Treatment of Oily Emulsified Wastewater with Cationic Organic Flocculant
YU Er-jie，CHEN Hao，JIANG An-xi
（School of Municipal & Environmental Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China）

　　Abstract：Tests were made on the use of cationic organic flocculant in the treatment of oily emulsified wastewater．The results showed：The addition of only cationic organic flocculant was not effective for the treatment of oily emulsified wastewater；while the combined use of cationic organic flocculant with polymerized aluminum chloride resulted in larger and denser flock hodies and 30％ lower consumption of polymerized aluminum chloride；with less dross produced from air floatation and lower moisture content．
　　Key words：cationic organic flocculant；oily emulsified wastewater；wastewater treatment；coagulation；air floatation

　　機(jī)械加工行業(yè)產(chǎn)生的含油乳化廢水中油的存在方式有3種：第1種是浮油，即游離油，粒徑大于100μm；第2種是分散相油，粒徑介于10～100μm；第3種是乳化油，粒徑小于10μm。以乳化油狀態(tài)存在的油主要來(lái)自廢乳化液，由于乳化劑分子在油－水界面上定向吸附并形成堅(jiān)固的界面膜，同時(shí)增大了雙電層的有效厚度，使得雙電層的電位分布寬度和陡度增大，使油高度均勻地分散在水中，所以乳化油滴能穩(wěn)定的存在于水中，不易去除，一般的混凝沉淀或混凝氣浮對(duì)它的處理效果不理想。
　　對(duì)于這種廢水目前應(yīng)用較多的處理方法是凝聚法，但凝聚劑的應(yīng)用較為單一，多為無(wú)機(jī)混凝劑，如硫酸鋁、硫酸鋁錠、聚合氯化鋁、聚合鋁鐵等，這類(lèi)藥劑存在處理效果不理想；投藥量大、藥劑費(fèi)用高；產(chǎn)生的絮渣多、含水率高、不易后續(xù)處理的缺點(diǎn)。在有機(jī)藥劑方面，處理機(jī)械行業(yè)含油乳化廢水用有機(jī)絮凝劑特別是陽(yáng)離子型有機(jī)絮凝劑的研究和應(yīng)用相對(duì)滯后。
本文采用陽(yáng)離子聚丙烯酸胺（cationic polyacrylamide，縮寫(xiě)為CPAM）、二甲基二烯丙基氯化鋁（dimethyldiallylammonium chloride，縮寫(xiě)為DM-DAAC）與丙烯酸胺的共聚物（poly DMDAAC-AM，縮寫(xiě)為PDA）、二甲基二烯丙基氯化鋁的均聚物（poly DMDAAC，縮寫(xiě)為PD）3種陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑單獨(dú)處理及與無(wú)機(jī)混凝劑復(fù)合處理含油乳化廢水進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1 水質(zhì)及試驗(yàn)方法

　　1.1 試驗(yàn)用水
　　為模擬含油乳化廢水，用從軸承生產(chǎn)車(chē)間取來(lái)的廢乳化液與自來(lái)水兌制成一定濃度的含油乳化廢水，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)用水水質(zhì) ρ(CODcr)/(mg·L^-1) 油/(mg·L^-1) pH值 水溫/℃ 1140 216 9.87 15

　　廢水排放標(biāo)準(zhǔn)為：ρ(CODcr)≤100mg/L，ρ(油)≤10mg/L，但考慮到實(shí)際產(chǎn)生的含油乳化廢水中往往還含有少量凝聚法不能去除的可溶性有機(jī)物質(zhì)，為了使得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)更接近實(shí)際，最佳投藥量按照出水ρ(CODcr)≤70mg/L，ρ(油)≤8.0mg/L確定。

1.2 試驗(yàn)方法
　　取含油乳化廢水水樣300mL于500mL燒杯中，加入不同量的藥劑，在200r/min的轉(zhuǎn)速下快攪1min，然后轉(zhuǎn)速降至100r/min，繼續(xù)攪拌3min，然后進(jìn)行氣浮，取浮渣下10cm處水樣測(cè)定水質(zhì)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 單獨(dú)使用陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑
　　分別將3種陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑按下列質(zhì)量濃度加入水樣：1.5，10，20，40，60，80，100，200mg/L?；炷缶鶝](méi)有產(chǎn)生絮凝體，水樣沒(méi)有處理效果。調(diào)節(jié)水樣pH值依次為：10.50，9.87，8.55，7.08，6.07，5.03，3.73。加入3種陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑，投藥質(zhì)量濃度均為50mg/L，混凝后仍未產(chǎn)生絮凝體，水樣沒(méi)有處理效果。
　　可以認(rèn)為產(chǎn)生上述試驗(yàn)結(jié)果的原因是陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑分子鏈上帶有正電荷，具有一定的壓縮膠體表面雙電層和電荷中和等作用，但由于所帶的正電荷數(shù)量有限，其主要作用仍是吸附和架橋。單獨(dú)使用陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑雖有一定的使膠體因電荷中和而脫穩(wěn)的作用，但要達(dá)到較完全的脫穩(wěn)仍需要更多的陽(yáng)離子，而同時(shí)帶入的較多有機(jī)絮凝劑分子也可能將膠體顆粒表面包裹，使膠體顆粒重新穩(wěn)定而分散^[1]。
2.2 與無(wú)機(jī)混凝劑復(fù)合使用
　　無(wú)機(jī)混凝劑選用聚合氯化鋁（PAC），單獨(dú)投加PAC時(shí)最佳投藥量為300mg/L，產(chǎn)生絮凝體形體較大，結(jié)構(gòu)松散，沉降緩慢，氣浮后仍有一些微小的絮凝體懸浮于水體中，影響出水水質(zhì)。
　　復(fù)合使用藥劑時(shí)，PAC投加時(shí)機(jī)為快攪開(kāi)始時(shí)，其主要作用是壓縮膠體顆粒表面雙電層、電中和以及使膠體凝聚形成細(xì)小礬花^[2]； 有機(jī)絮凝劑的投加時(shí)機(jī)為快攪完畢慢攪開(kāi)始時(shí)。
　　試驗(yàn)觀察到加入CPAM、PDA后，即刻便有形體較大，較密實(shí)的絮凝體產(chǎn)生，靜置時(shí)絮凝體進(jìn)一步長(zhǎng)大，變密實(shí)，沉降速度明顯加快，7～9min就可以基本沉降完成，而單獨(dú)使用PAC的水樣則需要20min左右才能達(dá)到這種程度。氣浮時(shí)絮凝體上浮速度快，出水中看不到未能上浮的微小絮凝體。PD的加入沒(méi)有使絮凝體的形體變大，沉降速率及氣浮效果未得到提高。

　　圖1～圖4是CPAM、PDA與PAC在不同復(fù)配比例條件下的處理效果。可以看出，投加CPAM或PDA可以明顯改善處理效果，這是由于陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑中陽(yáng)離于對(duì)廢水中的乳化油滴起到了電荷中和及壓縮雙電層的作用，促使乳化油滴進(jìn)一步破鞏析出，而且有機(jī)絮凝劑有很長(zhǎng)的分子鏈，能在經(jīng)凝聚作用形成的膠體顆粒礬花間進(jìn)行架橋，形成大而堅(jiān)韌的絮凝體^[3]，從而改善絮凝體性能。因此，這兩類(lèi)絮凝劑配合使用可以有效的提高CODcr和油的去除率，并且改善絮凝體性能，提高氣浮分高效果。
　　隨著有機(jī)藥劑投藥量的增加，水樣出現(xiàn)了不同程度的再穩(wěn)現(xiàn)象。這是由于有機(jī)絮凝劑分子將廢水中的膠體顆粒表面的活性點(diǎn)包裹，使架橋變得困難，導(dǎo)致處理效果變壞；也可能是由于陽(yáng)離子數(shù)量增加使膠體表面帶有了正電荷，從而使膠體重新穩(wěn)定。
　　試驗(yàn)得到廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)PAC與CPAM或 PDA復(fù)配最佳投量分別為：250mg/L PAC+2mg/L CPAM，200mg/L PAC+4mg/L PDA。與單獨(dú)使用PAC需要300mg/L相比，很少量陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑的加入可以明顯的減少無(wú)機(jī)絮凝劑的投加量，從而節(jié)省藥劑費(fèi)用。
2.3 pH值對(duì)處理效果的影響
　　圖5為CPAM及PDA與PAC在最佳復(fù)配投量時(shí)處理效果隨水樣pH值的變化，可以看出PAC+CPAM和PAC+PDA的pH值適用范圍分別為
9.0～7.0，9.5～6.5。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響
　　試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，攪拌時(shí)間對(duì)廢水處理效果有一定的影響，尤其是反應(yīng)時(shí)間即慢攪階段的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)處理效果產(chǎn)生了較大的影響。
圖6、圖7是反應(yīng)時(shí)間對(duì)處理效果的影響。藥劑投量為最佳復(fù)配投量。

　　可以看出要使有機(jī)絮凝劑更好地發(fā)揮作用，應(yīng)保證有一定的反應(yīng)時(shí)間，試驗(yàn)得出反應(yīng)時(shí)間在10min左右可取得較好的效果。
2.5 陽(yáng)離子絮凝劑投加時(shí)機(jī)對(duì)處理效果的影響
　　試驗(yàn)選擇兩種時(shí)機(jī)投加陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑：①快攪開(kāi)始時(shí)，即與PAC同時(shí)投加；②快攪時(shí)先加入PAC，慢攪開(kāi)始時(shí)再投加CPAM或PDA。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 有機(jī)藥劑投加時(shí)機(jī)對(duì)處理效果的影響 PAC投加量/
(mg·L^-1) 有機(jī)藥劑
投加時(shí)機(jī) 有機(jī)藥劑及其投加量/
(mg·L^-1) 出水ρ(CODcr)/
(mg·L^-1) 出水油/
(mg·L^-1) 250 快攪時(shí)加入 CPAM，2 85 9.8 250 慢攪時(shí)加入 CPAM，2 66 6.8 200 快攪時(shí)加入 PDA，4 72 7.5 200 慢攪時(shí)加入 PDA，4 65 6.6 注：原水水質(zhì)ρ(CODcr)=1140mg/L，ρ(油)=216mg/L，pH=9.87。

　　從出水水質(zhì)來(lái)看，陽(yáng)離子絮凝劑在慢攪時(shí)加入略好于快攪時(shí)加入。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是快攪時(shí)由于乳化油滴穩(wěn)定性高，不易脫穩(wěn)，絮凝劑中陽(yáng)離子電中和的作用難以發(fā)揮；而在慢攪時(shí)加入，由于先前投加的PAC的作用，乳化油滴的穩(wěn)定性大大下降，在這種情況下再加入陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑可以更好的發(fā)揮陽(yáng)離子的電中和作用，促使乳化油滴進(jìn)一步脫穩(wěn)。
2.6 陽(yáng)離子絮凝劑對(duì)氣浮性能的影響
　　表3為單獨(dú)使用PAC和與CPAM或PDA復(fù)合使用處理廢水時(shí)氣浮效果及浮渣性質(zhì)的比較?？梢钥闯?，CPAM或PDA的加入明顯改善了氣浮效果以及浮渣的性質(zhì)，絮凝體上浮速度快，出水中看不到未能上浮的微小絮凝體，浮渣體積僅為單獨(dú)投加PAC的1/3左右，而且含水率低，易于進(jìn)行脫水處理。

表3 單獨(dú)使用PAC和與CPAM或PDA復(fù)合使用處理時(shí)氣浮效果及浮渣性質(zhì) PAC投加量/
(mg·L^-1) 有機(jī)藥劑及其投加量/
(mg·L^-1) 出水ρ(CODcr)/
(mg·L^-1) 出水油/
(mg·L^-1) 浮渣體積/
(mL) 絮凝體上浮速度 浮渣含水率/
％ 300 67 6.7 42 較慢 98.62 250 CPAM，2 66 6.8 18 快 97.32 200 PDA，4 65 6.6 15 快 97.31 注：原水水質(zhì)ρ(CODcr)=1140mg/L，ρ(油)=216mg/L，pH=9.87。

3 結(jié)論

　?、賳为?dú)使用陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑處理含油乳化廢水效果不好。
　　②當(dāng)陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑CPAM或PDA與PAC復(fù)合使用時(shí)產(chǎn)生的絮凝體形體大且結(jié)構(gòu)密實(shí)，易與水體分離，處理效果得到明顯的改善，PAC的投加量得到明顯的降低；PD與PAC復(fù)合使用時(shí)沒(méi)有表現(xiàn)出助凝作用。
　?、跜PAM或PDA與PAC復(fù)合使用時(shí)pH適用范圍為：PAC+CPAM，9.0～7.0；PAC+PDA，9.5～6.5；較理想的反應(yīng)時(shí)間為10min左右；陽(yáng)離子絮凝劑宜在無(wú)機(jī)混凝劑投加一段時(shí)間后加入，這樣可以充分發(fā)揮陽(yáng)離子有機(jī)絮凝劑的作用。
　　④投加少量CPAM或PDA可以提高氣浮效果，出水水質(zhì)得到改善，浮渣體積大大減少，含水率降低，易于后續(xù)處理。

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作者簡(jiǎn)介：于爾捷（1942～），女，安徽壽縣人，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授，研究環(huán)境監(jiān)測(cè)及水污染控制，哈爾濱市南崗區(qū)海河路202號(hào)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（二區(qū)）2442信箱，電話(0451)6282358，chenhao0736@sina.com。