[摘 要]：本文內(nèi)容為破乳技術(shù)在乳化液廢水預(yù)處理中的實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)乳化液廢水主要添加成分為陰離子表面活性劑的特性，選用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)作為破乳劑，對(duì)選用的乳化液廢水通過(guò)調(diào)整 CPAM 投加量、攪拌速度和反應(yīng)時(shí)間，以 COD、含油率、懸浮物(SS)去除率作為乳化液破乳效果評(píng)價(jià)指標(biāo)，最終確定 CPAM 投加量 0.25 g/L，在 150 r/min 攪拌下，反應(yīng) 10 min，此時(shí)，COD、含油率、SS，去除率分別為 75.37 %，97.04 %、100 %，油類、SS 和投加的破乳劑以黑色團(tuán)狀粘性油泥形式去除，油水分離方便、快捷、高效。油泥熱值高達(dá) 35992kj/kg，高于原煤熱值(20934 kj/kg)，可作為替代性燃料使用。并用其他廠家不同乳化液廢水進(jìn)行破乳驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明 CPAM 作為乳化液廢水破乳劑具有一定的普適性。

乳化液廢水主要來(lái)自切削、研磨、鍛造等金屬加工行業(yè)，一般呈堿性，具有有機(jī)物、含油量、雜質(zhì)和懸浮物含量高的特點(diǎn)，是一種高濃度難處理廢水，若不能有效處理必將對(duì)環(huán)境和人類健康造成很大的危害[1]。破乳是乳化液廢水處理的關(guān)鍵步驟，目前的主流破乳方法可分為物理法、化學(xué)法[2]。物理法主要是通過(guò)調(diào)節(jié)溫度(熱處理、冷凍與解凍)、借用外力(重力、離心、震動(dòng)、膜技術(shù)、超聲波及電磁技術(shù)等)破壞乳化液的油水界面實(shí)現(xiàn)油水分離，物理法破乳一般所需時(shí)間長(zhǎng)或能耗高。化學(xué)破乳法是通過(guò)投加化學(xué)藥劑改變油水界面的性質(zhì)或強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)破乳，一般化學(xué)破乳對(duì)破乳劑的選擇性較強(qiáng)，一般破乳后的廢水中需要增加后續(xù)氣浮、混凝等技術(shù)進(jìn)一步去除破乳后廢水中的油類或懸浮物。本研究從乳化液廢水快速破乳出發(fā)，以化學(xué)破乳為基礎(chǔ)，選用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)作為破乳劑[3]，考察其破乳效果及影響因素。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1.1 各指標(biāo)分析方法

pH 采用 pH S-3C 精密 pH 計(jì)測(cè)定，COD 分析采用快速密閉催化消解法，含油率測(cè)定采用重量法，懸浮物(SS)測(cè)定采用重量法，熱值測(cè)定采用 5E-C5500 測(cè)定。

1.2 乳化液廢水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)所用廢水為某廠產(chǎn)生的乳化液廢水，其各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表 1。

1.3 破乳劑的選擇

由于大多數(shù)乳化液添加成分為陰離子表面活性劑，因此可選擇與之具有相反電荷——陽(yáng)離子的破乳劑，破壞油水界面的雙電子層結(jié)構(gòu)[4]，另外，同時(shí)兼顧所選破乳劑還需具有絮凝凝聚作用，以使在破乳的同時(shí)能夠同時(shí)去除乳化液廢水中的 SS，達(dá)到破乳與絮凝的雙重目的，最終本研究選取陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)作為破乳劑。本實(shí)驗(yàn)所用 CPAM 濃度為 0.1 %，分子量：1000 萬(wàn)，實(shí)驗(yàn)前先配制完成，靜置陳化 12 h 后使用。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 投加量的確定

量筒量取 500mL 該乳化液廢水，倒入 800 mL 燒杯中，調(diào)整攪拌器轉(zhuǎn)速為 200 r/min，分別按體積比加入 1 %、5 %、10 %、15 %、20 %、25 %、30 %、40 %濃度 0.1 % CPAM 溶液，30 min 后停止攪拌，靜置 2 h 后，用虹吸法取下部清液，測(cè)定 COD、含油率和 SS 含量。

1.4.2 攪拌速度的確定

量筒量取 500 mL 該乳化液廢水，倒入 800 mL 燒杯中，加入由 3.2.1 確定的 0.1 % CPAM 投加量，調(diào)整轉(zhuǎn)速分別為 100 r/min、150 r/min、200 r/min、250 r/min、300 r/min、400 r/min，反應(yīng) 30 min 后停止攪拌，靜置 2 h 后，用虹吸法取下部清液，測(cè)定 COD、含油率和 SS 含量。

1.4.3 反應(yīng)時(shí)間的確定

量筒量取 500 mL 該乳化液廢水，倒入 800 mL 燒杯中，調(diào)整轉(zhuǎn)速為 1.4.2 確定值，加入由 1.4.4 確定的 0.1% CPAM 投加量，分別于 3 min、5 min、8 min、10 min、15 min、30 min、60 min 取樣，測(cè)定 COD、含油率和 SS 含量。

2、結(jié)果與討論

2.1 最佳投加量的確定

從圖 1 和 2 可以看出，隨著 CPAM 投加量的增加，COD、含油率、SS 去除率逐漸升高，廢水濁度也隨著投加量的增加而逐漸降低，當(dāng) CPAM 投加量為 0.25 g/L 時(shí)，各指標(biāo)去除率達(dá)到最高值，出水中 COD、含油率、SS 濃度分別為：8440 mg/L、92 mg/L、0 mg/L，對(duì) COD、含油率、SS 去除率分別為：75.25 %、96.79 %和 100.00 %，出水澄清透明，油類和 SS 最終以黑色粘性油泥形式得以去除。但隨著 CPAM 投加量的增加，COD、含油率和 SS 去除效果反而下降，其主要原因是 CPAM 投加過(guò)量，CPAM 本身是高分子有機(jī)物，過(guò)量的 CPAM 增加了出水中的 COD，另外，由于 CPAM 本身帶正電荷，基于破乳和混凝的壓縮雙電層機(jī)理，過(guò)量的 CPAM 使粒子表面帶正電荷，根據(jù)同極相斥的原理，反而降低了油和 SS 的去除效果。因此，對(duì)于此廢乳化液水，CPAM 的最佳投加量為 0.25 g/L。

2.2 攪拌速度對(duì)處理效果的影響

圖 3 為不同攪拌速度下 CPAM 對(duì)該乳化液廢水 COD 去除效果，從圖中可以看出，攪拌速度對(duì) COD 去除率有一定的影響，不同攪拌速度下 COD 去除效果不同。第一階段隨著攪拌速度的增加 COD 去除效果也隨之增加，當(dāng)攪拌速度大于 150 r/min 時(shí)，進(jìn)入第二階段，COD 去除效率開(kāi)始不斷隨著轉(zhuǎn)速的增加而下降。主要原因?yàn)椋簲嚢杷俣忍?，CPAM 與乳化液廢水不能快速充分均勻的混合，在一定反應(yīng)時(shí)間內(nèi)使破乳不完全，一方面使出水中含油率增加，同時(shí)影響混凝效果，而油類和 SS 都會(huì)增加出水中的 COD；當(dāng)攪拌速度太快時(shí)，雖然有利于混勻和快速反應(yīng)，但也會(huì)對(duì)已經(jīng)形成的油泥絮體進(jìn)行破壞，油泥絮體在高速的攪拌產(chǎn)生的剪切力下重新破碎為細(xì)小絮體，從而影響了處理效果。因此，該反應(yīng)攪拌速度為 150 r/min 時(shí) COD 去除效果最佳，此時(shí) COD、含油率、SS 去除率分別為 80.53 %、92.43 %和 100 %。

2.3 反應(yīng)時(shí)間的確定

圖 4 為不同反應(yīng)時(shí)間下各指標(biāo)去除效果，從圖中可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng) COD、含油率、SS 去除效果逐漸上升，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到十分鐘后，各指標(biāo)基本變化不大，說(shuō)明破乳效果已經(jīng)完全，因此，反應(yīng)時(shí)間定為 10 min。

綜上所述：對(duì)該廠產(chǎn)生的乳化液廢水，用 CPAM 作破乳劑可以取的良好的處理效果，其最佳處理?xiàng)l件為：在 150 r/min 攪拌下，CPAM 投加量 0.25 g/L，反應(yīng) 10 min，此時(shí)，出水 COD 8400 mg/L，去除率 75.37 %，含油率 85 mg/L，去除率 97.04 %、SS 低于檢測(cè)下限，去除率 100 %，最終油類、SS 和投加的絮凝劑以黑色團(tuán)狀粘性油泥形式去除，出水黃色透明，油水分離方便、快捷、高效，在該條件下最終出水水質(zhì)見(jiàn)表 2。

3、油泥的用途探討

破乳后產(chǎn)生的灰黑色粘性油泥含有大量的油類、高分子物質(zhì)和其他雜質(zhì)，有機(jī)物含量高，具有一定的熱值，本實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生的絮體沉淀物質(zhì)分離后測(cè)定了其熱值，結(jié)果如表 3 所示。結(jié)果表明：油泥的熱值均高于原煤的熱值(20934 kj/kg)，可送往焚燒處理或作為替代性燃料。

4 廢水驗(yàn)證

為了考察本法對(duì)其他乳化液廢水的適用性，特設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)。

4.1 廢水來(lái)源與水質(zhì)

本研究另外選取了兩種乳化液廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。第一種為某廠產(chǎn)生的乳化液廢水，第二種為某公司震動(dòng)膜超濾系統(tǒng)處理不同來(lái)源乳化液廢水過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度濃縮液，廢水水質(zhì)見(jiàn)表 4。

4.2 實(shí)驗(yàn)方法

由于水質(zhì)的不同，CPAM 投加量也不同，因此本驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中對(duì)所選兩種廢水 CPAM 用量進(jìn)行了探索，對(duì)攪拌速度和反應(yīng)時(shí)間不在研究，主要是探究此法的普適性，具體實(shí)驗(yàn)方法如下：量筒分別量取 300 mL 上述兩種廢水于 1000 mL 燒杯中，調(diào)整攪拌速度 150 r/min，分別加入不同量的 0.1 % CPAM 溶液，反應(yīng) 10 分鐘后取樣檢測(cè)廢水中的 COD、含油率和 SS。

4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

CPAM 對(duì)所選兩種乳化液廢水均有一定的去除效果，隨著投加量的增加，COD、含油率和 SS 的去除效果變化趨勢(shì)與之前實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象基本一致，出水澄清透明略帶黃色，油類、SS 以灰黑色粘性油泥的形式去除。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中所選第一種乳化液廢水 CPAM 最佳用量為 1.2 g/l，此時(shí) COD、含油率、SS 去除率分別為：90.64 %、98.04 %和 99.92 %；濃縮液 CPAM 最佳使用量為 2 g/L，此時(shí) COD、含油率、SS 去除率分別為：94.75 %、90.98 %和 99.90 %。由此可見(jiàn)，雖然不同的乳化液廢水 CPAM 用量不同，但對(duì)主要以陰離子表面活性劑的乳化液廢水，CPAM 破乳技術(shù)有一定普適性，兩種乳化液廢水處理效果見(jiàn)圖 圖 6。

5、結(jié)論

本文從乳化液廢水處理化學(xué)破乳機(jī)理出發(fā)，選用陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)做破乳劑，處理不同乳化液廢水，得出以下結(jié)論：

(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)所用乳化液廢水有較好的處理效果，處理?xiàng)l件為：在 150 r/min 攪拌下，CPAM 投加量 0.25 g/L，反應(yīng) 10 min，COD、含油率、SS 去除率分別為：75.37 %、97.04 %和 100 %，破乳效果好，效率高；

(2)選用其他某廠家乳化液廢水及某公司震動(dòng)膜超濾系統(tǒng)處理不同來(lái)源乳化液廢水產(chǎn)生的濃縮液實(shí)驗(yàn)中，所選第一種乳化液廢水 CPAM 投加量為 1.2 g/L，此時(shí) COD、含油率、SS 去除率分別為：90.64 %、98.04 %和 99.92 %；某公司震動(dòng)膜超濾系統(tǒng)處理不同來(lái)源乳化液廢水過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度濃縮液CPAM投加量為2 g/L 時(shí)，COD、含油率、SS 去除率分別為：94.75 %、90.98 %和 99.90 %。結(jié)果表明，對(duì)主要以陰離子表面活性劑的乳化液廢水，CPAM 破乳技術(shù)有一定普適性，但不同乳化液廢水破乳劑 CPAM 用量不同；

(3)破乳過(guò)程中產(chǎn)生的油泥具有較高的熱值，可送往焚燒處理或作為替代性燃料使用。