工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理免費(fèi)方案咨詢電話：400-699-1558 ，江蘇銘盛環(huán)境24H手機(jī)熱線：158-9646-8025

隨著在機(jī)械加工行業(yè)的發(fā)展，具有冷卻、光滑、清洗、防銹等功用的切削液被普遍應(yīng)用，其帶來(lái)的大量切削液廢水的排放和污染問(wèn)題也逐年加重。我國(guó)早在1998 年就發(fā)布了[1998]089 號(hào)文件，將切削液廢水列入乳化廢液的一種，為風(fēng)險(xiǎn)廢物，對(duì)人及環(huán)境都有很大危害，必需經(jīng)過(guò)嚴(yán)厲處置才可以排放。但切削廢液成分復(fù)雜、濃度高、難降解且配方機(jī)密，給廢水的處置帶來(lái)極大難度，因而需求在深度處置之前先對(duì)其實(shí)行破乳預(yù)處置，以降低后續(xù)深度處置的負(fù)荷。

預(yù)處置辦法通常包括酸析法、鹽析法、化學(xué)混凝法等。酸析法所用藥劑通常為強(qiáng)酸，也可用廢酸液替代純的酸性試劑。李義久等應(yīng)用濃硫酸對(duì)乳化廢水實(shí)行酸化破乳，COD 去除率可到達(dá)75. 2%，但強(qiáng)酸造成設(shè)備的腐蝕，也易對(duì)人身形成傷害。鹽析法是向廢水中投加無(wú)機(jī)鹽類物質(zhì)至一定濃度，毀壞油珠的水化膜。但鹽析法藥劑投加量較大時(shí)價(jià)錢較貴，并且產(chǎn)生大量污泥沉淀，給后續(xù)處置增加難度。化學(xué)混凝沉淀法具有工程投資少、工藝簡(jiǎn)單、處置效果好等優(yōu)點(diǎn)，普遍應(yīng)用于廢水處置范疇。處置過(guò)程中，只用一種絮凝劑，用量大、效果差且沉降時(shí)間長(zhǎng)，所以讓無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑互相配合運(yùn)用，綜合兩者優(yōu)點(diǎn)，不只能克服無(wú)機(jī)絮凝劑沉淀速度慢、吸附架橋性能弱和投藥量較多等缺陷，而且能夠降低處置費(fèi)用的同時(shí)提升廢水的處置效率，獲得1+1>2 的效果。

本文采用化學(xué)復(fù)合混凝預(yù)處置進(jìn)行切削液工業(yè)廢水處理，經(jīng)過(guò)比較實(shí)驗(yàn)，選取聚合硫酸鐵( PFS) 、聚合氯化鋁( PAC) 、聚合氯化鋁鐵( PAFC) 和聚合硅酸鋁鐵( PFASS) 四種絮凝劑配合助凝劑聚丙烯酰胺( PAM) 對(duì)切削廢水實(shí)行處置，選出最佳絮凝劑，并探求復(fù)合混凝的優(yōu)勢(shì)之處。應(yīng)用正交、單要素實(shí)驗(yàn)剖析復(fù)合混凝實(shí)驗(yàn)影響要素的主次、測(cè)試去除效果、并討論混凝作用機(jī)理，從而確認(rèn)最佳絮凝條件下經(jīng)濟(jì)有效的組合工藝參數(shù)，為切削液廢水預(yù)處置范疇辦法的選擇以及實(shí)踐應(yīng)用提供參考和借用。

1 實(shí)驗(yàn)

1. 1 實(shí)驗(yàn)水樣：本實(shí)驗(yàn)所選切削液廢水為深圳市某精細(xì)加工公司產(chǎn)生的切削廢液，其廢水初始COD 約3×10⁴ mg /L，pH 值約為7. 7，且伴有難聞刺激性氣息，廢水呈灰白色，乳化狀態(tài)穩(wěn)定，是近年來(lái)金屬加工行業(yè)普遍存在的一種高濃度機(jī)械加工切削液廢水。

1. 2 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器：實(shí)驗(yàn)試劑: 聚合氯化鋁( PAC) ，聚合硫酸鐵( PFS) ，聚合氯化鋁鐵( PAFC) ，聚合硅酸鋁鐵( PFASS) ; 聚丙烯酰胺( PAM) ，均為工業(yè)純; 氫氧化鈉、鹽酸，均為分析純。實(shí)驗(yàn)儀器: TW-6000CODcr 水質(zhì)連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，北京普析通用義務(wù)有限公司; InoLab pH 730 臺(tái)式精細(xì)pH 測(cè)試儀，德國(guó)WTW 公司; ZR4-6 混凝六聯(lián)攪拌機(jī)，深圳市中潤(rùn)水工業(yè)技術(shù)開展有限公司; BS124S 電子精細(xì)天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司; 磁力攪拌器，德國(guó)IKA 公司; DF-101S 集熱式磁力加熱攪拌器，江蘇晨陽(yáng)電子儀器廠。

1. 3 實(shí)驗(yàn)辦法：取切削液廢水1 L 于燒杯中，在pH 值、溫度、攪拌強(qiáng)度和PAM 投加量相同的條件下，分別加入等量的混凝劑PAC、PFS、PAFC 和PFASS，挑選出最佳混凝劑; 調(diào)整混凝劑的投加量、pH、溫度和攪拌強(qiáng)度等實(shí)行正交實(shí)驗(yàn); 依此為依據(jù)，得出影響切削液廢水降解效果的主次要素，優(yōu)化主要要素用量; 討論復(fù)合混凝法對(duì)切削廢水的影響; 在以上最佳條件下實(shí)行實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)COD 的去除效果。

2 結(jié)果與討論

2. 1 最佳混凝劑確認(rèn)：在其他影響要素和實(shí)驗(yàn)條件相同的狀況下，分別添加2. 5 g /L 和5 g /L 兩種不同添加量的聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵和聚合硅酸鋁鐵，并配適宜量PAM實(shí)行實(shí)驗(yàn)，察看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，取上層清液測(cè)定其COD 值。

圖1 為四種混凝劑分別投加2. 5 g /L 和5 g /L 時(shí)的破乳效果比照?qǐng)D。

總體來(lái)說(shuō)，混凝劑投加量為5 g /L 比2. 5 g /L 的破乳效果好。對(duì)比四種混凝劑，聚合氯化鋁對(duì)切削液廢水破乳效果最好，絮體密實(shí)、分層明顯、上清液透光性好且較為清透; 聚合氯化鋁鐵和聚合硅酸鋁鐵添加2. 5 g /L 時(shí)，破乳效果較差且上層液體較混濁，隨著投加量增大，破乳效果逐步變好，而聚合硫酸鐵破乳效果一直不理想。

將經(jīng)過(guò)混凝劑破乳后產(chǎn)生的上層清液實(shí)行COD 測(cè)試，結(jié)果如圖2 所示。

從圖2 中能夠看出，四種混凝劑對(duì)切削液廢水的COD 都有一定的去除效果。聚合氯化鋁和聚合硅酸鋁鐵對(duì)切削液廢水中的COD 的去除效果明顯優(yōu)于聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁鐵。聚合氯化鋁參加后，礬花較大，絮體產(chǎn)生速度快，靜沉后上層為清透黃色液體。并且相比聚合硅酸鋁鐵，在添加量較少的狀況下就能夠到達(dá)很好的破乳效果，并節(jié)約藥劑的投加用量。所以，選擇聚合氯化鋁為混凝劑。

2. 2 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：選取混凝劑PAC 的投加量( A) 、水樣的pH ( B) 、溫度( C) 、攪拌強(qiáng)度( D) 4 個(gè)要素為正交實(shí)驗(yàn)的因子，以COD 降解率為實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)規(guī)范，選取了3 水平4 要素的L16( 34 ) 正交實(shí)驗(yàn).經(jīng)過(guò)表2 剖析得出，最佳優(yōu)化組合為: A2B2C2D1，即PAC的投加量為3. 0 g /L，pH 為7. 5，溫度為50 ℃，攪拌速度為快速250 r /min 慢速50 r /min。此時(shí)，去除率能到達(dá)94. 2% 以上。并且得出，影響混凝效果要素的主次順序為: pH>混凝劑投藥量>攪拌速度>溫度。關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響最大的是pH，精確控制pH 關(guān)于COD 的去除至關(guān)重要; 其次是混凝劑PAC 的添加量; 溫度及攪拌速度影響較小。在正交實(shí)驗(yàn)的根底上，對(duì)影響要素做進(jìn)一步的優(yōu)化和討論。

2. 3 影響要素的優(yōu)化

2. 3. 1 pH 值對(duì)混凝效果的影響：pH 值是影響混凝效果的重要指標(biāo)，它對(duì)膠體顆粒外表的電荷、混凝劑的性質(zhì)及混凝劑自身都有很大影響。從正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，pH 對(duì)切削液廢水的去除效果影響最大，起到了決定性的作用。在不同的pH 值條件下，混凝劑所生成的水解產(chǎn)物不同，膠體顆粒的電荷和電泳速度也不同，同時(shí)存在的化合物的形態(tài)及其數(shù)量也會(huì)隨之不同。存在數(shù)量多的化合物作用最大，而不同的pH 值，這些不同形態(tài)和不同數(shù)量的化合物，對(duì)混凝的效果也是不一樣的，因而調(diào)整最佳pH 值，就是要調(diào)整出能產(chǎn)生最佳的混凝效果的混凝劑水解產(chǎn)物形態(tài)，從而加快絮體生長(zhǎng)并到達(dá)最好的沉降效果。

為了研討pH 值對(duì)切削廢液降解效果的影響，在PAC 投加量為3 g /L，溫度為50 ℃，攪拌參數(shù)為250 r /min 快速攪拌2 min，50 r /min 慢速攪拌5 min 的條件下，分別調(diào)整pH 值為5、6、7、8、9、10，靜置沉淀2 h后，察看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，取上層清液測(cè)定COD，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。

從圖3 能夠看出，pH 過(guò)低，混凝效果差，礬花不明顯;在中性偏堿性時(shí)，去除效果較好; 而隨著pH 值增大，去除效果又快速降低，且沉降速度變慢。與韓利華等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相近，即切削液廢水在中性及偏堿性條件下，混凝效果相對(duì)較好。這是由于pH 值過(guò)低，溶液中以單體離子狀態(tài)為主，凝聚作用差; pH 過(guò)高，水解形態(tài)逐步轉(zhuǎn)變成多核聚合物的匯集體及Al( OH)3凝膠，混凝作用降低; 而當(dāng)pH 值在最佳范圍內(nèi)時(shí)，所投加的藥劑均能使其水解成多核羥基配合物Al13( OH) 5+34，經(jīng)過(guò)電中和吸附微粒，并壓縮雙電層使微粒脫穩(wěn)，再應(yīng)用其高分子構(gòu)造停實(shí)行吸附架橋，因而具有較好的混凝效果。從圖3 還能夠看pH 在7. 0～ 8. 0 范圍內(nèi)，切削液廢水COD的去除效果隨體系的酸堿變化進(jìn)入一個(gè)穩(wěn)定區(qū)間，簡(jiǎn)直沒(méi)有明顯浮動(dòng)，而切削液廢水的初始pH 值為7. 7，正好在此穩(wěn)定區(qū)間內(nèi)，故從藥品的節(jié)約及操作方面考量，直接能夠選擇不調(diào)pH實(shí)行混凝實(shí)驗(yàn)。

2. 3. 2 混凝劑PAC 投加量對(duì)混凝效果的影響：在pH 值為7. 7( 不調(diào)) ，溫度為50 ℃，攪拌參數(shù)為250 r /min快速攪拌2 min、50 r /min 慢速攪拌5 min 的條件下，分別參加1、2、3、4、5 g /L 不同量的PAC，靜沉2 h 后，察看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，取上層清液測(cè)定COD，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。

從圖4 能夠看出，隨著混凝劑PAC 投加量的增加，COD去除率也明顯升高，在投加量為3 g /L 時(shí)效果最好。而在1 g /L時(shí)，無(wú)明顯現(xiàn)象，整體仍呈灰白色且沒(méi)有礬花產(chǎn)生; 繼續(xù)加大投加量到3 g /L 時(shí)，礬花明顯增大，上清液為明澈的黃色液體;再繼續(xù)添加，效果趨于穩(wěn)定，COD 去除率已無(wú)明顯變化，但泥量相應(yīng)變大，沉降時(shí)間也隨之延長(zhǎng)。這與王書杰等的研討結(jié)果大致相同，總體呈現(xiàn)出的去除效果為先大幅增加再趨于穩(wěn)定最后稍有降低，產(chǎn)生這種狀況是由于投加量過(guò)多，已構(gòu)成絮狀物被過(guò)多的混凝劑包圍，不能與污染物絡(luò)合構(gòu)成更大絮狀沉淀，會(huì)產(chǎn)生“膠體維護(hù)”，也就是再穩(wěn)現(xiàn)象，所以絮凝效果變差。而最佳投加量下，高分子混凝劑PAC 構(gòu)成的共聚物經(jīng)過(guò)吸附架橋、緊縮雙電層和電性中和的作用，使膠體粒子疾速凝聚并逐步下沉，從而到達(dá)很好的降解效果。

2. 3. 3 溫度對(duì)混凝效果的影響：在pH 值為7. 7 ( 不調(diào)) ，PAC 投加量為3 g /L，攪拌參數(shù)為250 r /min快速攪拌2 min，50 r /min 慢速攪拌5 min 的條件下，分別設(shè)定反響溫度為20、30、40、50、60、70、80、90 g/L，靜沉2 h 后，察看實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，取上層清液測(cè)定COD，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5 所示.

從圖5 中看出，在混凝過(guò)程中，隨溫度的升高，COD 的去除效果呈現(xiàn)先升后降的趨向。在溫度為60 ℃時(shí)，COD 去除效果最好，而溫度過(guò)高，膠體粒子運(yùn)動(dòng)加劇相互碰撞增加，使已構(gòu)成的絮團(tuán)破碎，不利于構(gòu)成更大絮體沉降。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠看出，反響溫度在20 ℃ 以上時(shí)，去除率就能夠到達(dá)93. 0%。由于本地域一年內(nèi)大多數(shù)時(shí)間溫度都在20 ℃以上，且如對(duì)水溫實(shí)行人為的控制，投加加熱設(shè)備無(wú)疑會(huì)加大運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。所以，選擇在常溫下實(shí)行切削液處置，既可得到很好的效果，又可以降低處置費(fèi)用。

2. 3. 4 攪拌條件對(duì)混凝效果的影響：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，攪拌強(qiáng)度直接影響到懸浮顆粒生長(zhǎng)、匯集以及沉降速率。從正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及后續(xù)實(shí)驗(yàn)來(lái)看，先250 r /min 快速攪拌2 min，再50 r /min 慢速攪拌5 min，絮凝效果比擬好。這是由于攪拌速度和攪拌時(shí)間適中，有利于混凝劑的分散伸展，使其與膠體粒子充沛接觸，卷掃網(wǎng)捕構(gòu)成絮團(tuán)沉降，若攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、攪拌速渡過(guò)快，會(huì)使剛構(gòu)成的比擬松懈的大絮團(tuán)打碎，混凝效果反而不好。

2. 4 復(fù)合絮凝法對(duì)處置效果的影響：為了直觀表現(xiàn)復(fù)合混凝法優(yōu)勢(shì)效果，用相同實(shí)驗(yàn)流程，分別用不同的混凝辦法，即單獨(dú)加PAC、單獨(dú)加PAM 和PAC、PAM 復(fù)合運(yùn)用，經(jīng)過(guò)對(duì)比它們?cè)诟髯宰罴褩l件下對(duì)切削廢水處置效果，進(jìn)一步闡明無(wú)機(jī)混凝劑PAC 與有機(jī)混凝劑PAM 復(fù)配比單獨(dú)處置效果更具優(yōu)勢(shì)，而表3 很好地闡明了這點(diǎn)。

從表3 能夠看出，PAM 單獨(dú)運(yùn)用時(shí)，處置效果并不理想，兩者復(fù)合運(yùn)用與PAC 單獨(dú)運(yùn)用相比，去除效果盡管相差不大，但絮體產(chǎn)生快、礬花密實(shí)，沉降疾速，提升了混凝效率，而且產(chǎn)泥量較少，減少后續(xù)處置負(fù)荷，愈加經(jīng)濟(jì)節(jié)約。因而，對(duì)比3 種混凝劑投加量，PAC 與PAM 混合運(yùn)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于兩者單獨(dú)運(yùn)用。而這是由于PAM 是一種線性高分子物質(zhì)，經(jīng)過(guò)與無(wú)機(jī)混凝劑PAC 的聯(lián)用，對(duì)生成的絮體產(chǎn)生吸附架橋作用，不只絮體產(chǎn)生疾速、沉降速度快，大大加快了混凝速度，而且產(chǎn)泥量少，上清液更為明澈，在實(shí)踐應(yīng)用中也更為經(jīng)濟(jì)。但PAM 投加量的也有一定的適合范圍，若添加過(guò)量則會(huì)增加水體粘度，反而不利于混凝。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)正交實(shí)驗(yàn)、單要素實(shí)驗(yàn)和比照實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)最佳混凝劑，討論pH 值、PAC 投加量、混凝溫度、攪拌強(qiáng)度等要素對(duì)處置效果的影響，并考證復(fù)合混凝劑的優(yōu)勢(shì)，得出主要結(jié)論如下:

( 1) 比照四種無(wú)機(jī)混凝劑處置切削廢水的效果，PAC 的處置效果好于其他三種。

( 2) 影響混凝效果的主次要素為: pH>混凝劑投藥量>攪拌速度>溫度。

( 3) 優(yōu)化影響要素，得到最佳工藝參數(shù): pH 值7. 0 ～ 8. 0，PAC 投加量3. 0 g /L，PAM 投加量0. 2 g /L，溫度為室溫，攪拌參數(shù)為250 r /min 快速攪拌2 min、50 r /min 慢速攪拌5 min，COD 的去除率可高達(dá)93. 8%以上。

( 4) 采用無(wú)機(jī)-有機(jī)混凝劑復(fù)合運(yùn)用處置切削廢水，不只沉降速度快，出水明澈，混凝效率高，而且產(chǎn)泥量少，降低了后續(xù)深度處置的負(fù)荷，工藝簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，是一種卓有成效的預(yù)處置計(jì)劃。