家具乳膠制品廢水處理實(shí)驗(yàn)研究

張凱

摘 要：對(duì)家具乳膠制品生產(chǎn)中產(chǎn)生的兩種廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理。采用蒸餾、 破乳、 絮凝的處理方法，使廢水的 COD 值達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)由渾濁變透明。

關(guān)鍵詞：家具乳膠制品；廢水處理；破乳；絮凝

引 言：某家具有限公司擬投資一億五千萬(wàn)元建設(shè)一家具乳膠制品項(xiàng)目，主要生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的產(chǎn)品有乳膠床墊、 枕頭、沙發(fā)、 席夢(mèng)思、 鞋材等。 項(xiàng)目在生產(chǎn)過(guò)程中將排出兩種廢水：一是機(jī)械清洗用水（藍(lán)色水樣，不透明），排放量 10噸 / 天；二是產(chǎn)品洗滌用水（清色水樣，不透明），排放量80-90 噸/天。 根據(jù)可行性研究報(bào)告，廢水中含有的物質(zhì)成份見(jiàn)表 1。

1廢水處理思路

1.1 蒸餾處理

根據(jù)表 1，廢水中的成分都是非揮發(fā)性物質(zhì)，可以采用直接蒸餾的方法，但采用該方法能耗較大，處理大量廢水成本太高；由于廠區(qū)有鍋爐，可以進(jìn)行設(shè)計(jì)，做到熱能的綜合利用。直接蒸餾法可行的一個(gè)前提是廢水在蒸發(fā)過(guò)程中不產(chǎn)生大量的泡沫而造成液泛，否則就無(wú)法進(jìn)行蒸餾分離，其優(yōu)點(diǎn)是可以回收廢水中的橡膠。

1.2 破乳處理

根據(jù)表 1，廢水中不含有溶解性有機(jī)物，如乙醇、丙酮等，含有的都是非溶解于水的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物。因此如果能將呈乳濁液狀的廢水破乳，得到透明的水相，則透明水相中的有機(jī)物含量必然低，COD 值也就必然低。

根據(jù)高分子乳液聚合工藝經(jīng)典的破乳理論，工業(yè)生產(chǎn)中的破乳方法主要是在膠乳中加入電解質(zhì)（即鹽析）或調(diào)節(jié)pH值，其它還有低溫冷凍破乳、稀釋破乳和機(jī)械破乳等方法。

1.3 絮凝處理

當(dāng)廢水乳濁液中懸浮成份密度比水大時(shí)，可考慮采用絮凝沉降的方法。絮凝劑可采用鋁鹽、 鐵鹽和聚丙烯酸等。

2 廢水處理實(shí)驗(yàn)

2.1 廢水樣基本情況

項(xiàng)目單位送來(lái)廢水樣兩瓶，各約2升，其中一瓶是藍(lán)色不透明乳濁液（以下簡(jiǎn)稱(chēng)藍(lán)水樣），另一瓶為無(wú)色不透明乳濁液（以下簡(jiǎn)稱(chēng)清水樣），隨水樣附數(shù)據(jù)說(shuō)明，見(jiàn)表 2。

在實(shí)驗(yàn)室中用廣泛 pH 試紙實(shí)測(cè)，兩瓶水樣的 pH值均為 6～7。

2.2 過(guò)濾實(shí)驗(yàn)

將未經(jīng)處理的藍(lán)水樣用厚濾布過(guò)濾，濾穿，過(guò)濾速度很快，濾布上沒(méi)有藍(lán)色濾渣。將該水樣用單層定性濾紙過(guò)濾，也濾穿，過(guò)濾速度稍慢，濾紙上有少量的藍(lán)色物質(zhì)。 將該水樣用三層定性濾紙過(guò)濾，過(guò)濾速度很慢，部分濾穿，濾液的顏色發(fā)生改變，由原來(lái)的藍(lán)色變?yōu)樗{(lán)黃色，但仍為不透明的乳濁液，濾完后濾紙上有藍(lán)色物質(zhì)。清水樣的過(guò)濾效果更差。

2.3 冷凍破乳實(shí)驗(yàn)

將藍(lán)水樣與清水樣各取50mL 加入小廣口瓶中，放入冰箱冷凍室中（溫度低于 -10℃）凍結(jié) 48 小時(shí)，取出，在常溫下融化4小時(shí)后，清水樣破乳透明，底層有少量絮狀沉淀。藍(lán)水樣也破乳，但分層情況不完全理想，上層為絮狀藍(lán)色膠狀物，下層為無(wú)色水相，水相中有絮狀有機(jī)物，不完全透明。再靜置48小時(shí)后，上層藍(lán)色膠狀物脫水，體積變小，中間水相體積增大并透明，水相底部有少量絮狀沉淀。

2.4 調(diào)pH 值破乳實(shí)驗(yàn)

將藍(lán)水樣用稀硫酸調(diào)pH 至強(qiáng)酸性（pH<1），未見(jiàn)明顯破乳現(xiàn)象，三層濾紙仍然濾穿。

稱(chēng)50g 藍(lán)水樣，用滴管滴加20%NaOH 溶液，調(diào)pH>14，未見(jiàn)破乳現(xiàn)象，外觀觀察效果比稀硫酸差。

清水樣也無(wú)法通過(guò)調(diào)pH 值破乳。

2.5 鹽析破乳實(shí)驗(yàn)

取50g 藍(lán)水樣，加入10g 七水硫酸鋅（ZnSO4·7H2O），攪拌溶解后，靜置5分鐘，可觀察到乳濁液分層，上層為藍(lán)色油相，下層為無(wú)色水相，但水相暫時(shí)不透明。5小時(shí)后，再次攪拌均勻，靜置5分鐘后，又分層，水相仍然不透明。靜置 15 小時(shí)后，下層水相透明，底層有絮狀沉淀。

2.6 蒸餾實(shí)驗(yàn)

考慮到藍(lán)水樣的 COD 值很高，排放量又不大，進(jìn)行了直接蒸餾處理實(shí)驗(yàn)。采用 500mL 三口燒瓶作為蒸餾燒瓶，500mL 單口燒瓶作為接收瓶。在蒸餾燒瓶中加入300g 藍(lán)水樣，采用甘油浴進(jìn)行蒸餾，測(cè)液相溫度、氣相溫度和油浴溫度。 當(dāng)液相溫度 99℃，氣相溫度 82℃，油浴溫度 120℃時(shí)開(kāi)始沸騰。液相溫度100℃，氣相溫度 100℃，油浴溫度 120℃時(shí)開(kāi)始出餾。出餾過(guò)程中沒(méi)有生成大量氣泡，也沒(méi)有液泛現(xiàn)象。當(dāng)液相溫度 104℃，氣相溫度101℃，油浴溫度 138℃時(shí)，蒸餾燒瓶中的物料已很少，并起泡沫，這時(shí)停止加熱。整個(gè)蒸餾操作時(shí)間約3小時(shí)。

拆下蒸餾裝置后，出餾液為無(wú)色透明液體，pH為6-7，重278g。蒸餾燒瓶?jī)?nèi)，溫度計(jì)和瓶?jī)?nèi)壁上粘結(jié)有藍(lán)色橡膠狀殘?jiān)?，蒸餾燒瓶底部有少量白色不透明殘液。殘?jiān)蜌堃汉嫌?jì)重16g，這說(shuō)明藍(lán)水樣中的固含量不足10%，甚至可能不足 5%。蒸餾損失（粘在蒸餾頭、冷凝管、收集管上的液體）6g。

2.7 清水樣活性炭吸附實(shí)驗(yàn)

根據(jù)冷凍實(shí)驗(yàn)可知，清水樣中非水溶性有機(jī)物較少，COD 值也不是很高，考慮是否可以用活性炭吸附法使廢水變透明。取 100g 清水樣，加入 20g 活性炭，攪拌，水樣變?yōu)楹谏?，有氣泡。靜置15 分鐘后，用厚濾布過(guò)濾，濾穿，濾液為黑色。因此清水樣無(wú)法用活性炭吸附法變透明。

2.8 清水樣絮凝實(shí)驗(yàn)

綜合前面的實(shí)驗(yàn)可知，清水樣無(wú)法用直接過(guò)濾、調(diào)pH、 鹽析和活性炭吸附破乳或變透明，冷凍破乳沒(méi)有工業(yè)意義，直接蒸餾由于廢水量大而導(dǎo)致費(fèi)用太高。由冷凍實(shí)驗(yàn)可知，清水樣中的非水溶性有機(jī)物較少，且密度比水大，是否可以通過(guò)鋁鹽絮凝的方法來(lái)破乳呢？根據(jù)這個(gè)思路我們采用無(wú)水三氯化鋁（AlCl3 ）對(duì)清水樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理。

取清水樣199g，加入1g AlCl3，溶解后得到濃度0.5%的溶液，pH≈4。取20g 0.5%的溶液加入 80g 清水樣，混合后得到濃度 0.1%的溶液。向該溶液中滴加少量稀堿，調(diào) pH≈8，靜置10 小時(shí)后，破乳，用濾布過(guò)濾，得到無(wú)色透明的濾液。

2.9 實(shí)驗(yàn)處理效果

將藍(lán)水樣的蒸餾餾出液、藍(lán)水樣的食鹽鹽析破乳過(guò)濾液和清水樣的三氯化鋁絮凝破乳過(guò)濾液送檢，測(cè)試COD值，得到的結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可以看出：藍(lán)水樣經(jīng)蒸餾處理后達(dá)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可直接排放；清水樣經(jīng)絮凝處理后達(dá)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可排放至污水處理廠進(jìn)一步處理；而藍(lán)水樣經(jīng)鹽析處理后，COD仍超標(biāo)。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)廢水樣實(shí)驗(yàn)室處理的結(jié)果，選定藍(lán)水樣采用蒸餾的方法處理，清水樣采用絮凝的方法處理。

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