表面活性劑對農(nóng)村分散聚合物驅(qū)污水絮凝效果的影響
表面活性劑已成為污水處理的重要絮凝手段?？扇苡谒?，提高注入水的粘度比，降低污水的流度比，大大提高污水的絮凝率。污水中會含有大量吸附在污水界面上的殘渣，形成空間屏障，嚴重制約污水之間的絮凝效果。傳統(tǒng)方法在污水表面進行單層和多層吸附時，污水之間的界面張力大大降低，村莊分散聚驅(qū)污水乳化現(xiàn)象極為嚴重。與常規(guī)污水分離相比，表面活性劑可以在不改變現(xiàn)有工藝的情況下，通過在污水分離過程中添加絮凝劑來加速污水分離。
目前已有研究人員針對村莊分散聚合物驅(qū)污水處理問題開展了相關(guān)研究，研究了絮凝劑對污水的處理效果以及影響污水處理效果的因素，如污水的乳化穩(wěn)定性、污水的穩(wěn)定性、污水含量的測試等，但現(xiàn)有的研究還不夠全面。因此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，研究了表面活性劑對村莊分散聚驅(qū)污水絮凝效果的影響，以期為實際污水處理工作提供重要的參考價值。
1.實驗部分
1.1試劑和儀器
(1)試劑
(1)聚合氯化鋁(PAC)，保持堿度在50%~60%范圍內(nèi)；
②聚丙烯酰胺(CPAM)，相對分子量為500×104mg，其中陽離子度為25%；
③聚合氯化鋁鐵(PACF)；
④聚合硫酸鋁(PAS)；
⑤丙烯酰胺；
⑥丙烯酸；
⑦乙二胺四乙酸二鈉；
⑧復(fù)合捕集劑，實驗室配制；
⑨村莊分散聚驅(qū)污水中含有表面活性劑模擬污水。
(2)工具
高剪切混合乳化機-XR-A500-70s型；
722型光柵分光光度計；
電子天平——GL 124-1 SCN；
攪拌器。
1.2方法
模擬污水配置
根據(jù)表1所示的礦化水化學(xué)成分處理污水。
在礦化水的化學(xué)成分中加入表面活性劑，乳化水以1200r/min的速度高速剪切。將剪切后的結(jié)果放入分液漏斗中，靜置5小時，分離出下層隱藏的污水進行實驗研究。污水處理時間不會超過2min。
絮凝劑的合成
向一定體積的四口燒瓶中加入配比均勻的混合物，同時加入適量的溶解助劑，攪拌使混合物完全溶解。向混合物中通入一定量的氮氣，保證在一定轉(zhuǎn)速下，以0.5mL/min的速度緩慢注入復(fù)合捕集劑(K2S2O8-NaHSO3-AIBN)，同時將水溫升至50℃，保證反應(yīng)時間為4-6小時，將得到的膠體提純，除去未反應(yīng)的膠體，得到合成產(chǎn)物，在恒溫箱中干燥，粉碎備用。
絮凝劑分析
用Bruker-Tensor27傅里葉紅外光譜儀分析絮凝劑的紅外光譜，波數(shù)范圍為300~3000cm-1。
1.2.4絮凝劑效果評價
根據(jù)《絮凝劑評價方法》行業(yè)標(biāo)準(SYT5796-93)，現(xiàn)場取試塊，將污水樣品置于60mL比色管中，置于恒溫水浴中預(yù)熱至設(shè)定溫度。向比色管中加入絮凝劑，用玻璃棒攪拌，使絮凝劑與產(chǎn)出液充分混合，然后將比色管放入恒溫水浴中靜置，30分鐘后觀察污水的濁度和污染含量。
(1)生產(chǎn)污水的濁度:將污水置于比色管中，等待2小時，用TUBR550T濁度儀測試污水的濁度。
(2)生產(chǎn)污水含量:用765PC分光光度計測量污水含量，吸收波長為350nm。具體測定過程:用移液管從試管中取20mL水，注入分液漏斗中，加入5ml 15% NaCL溶液破乳，用55mL石油萃取兩次，用紫外分光光度計在350nm波長處測定吸光度，然后計算污染含量。
實驗方案
(1)獲得濃度為0.25%表面活性劑的界面張力值；
(2)通過切割小塊巖心測量自吸放電量，然后將巖心浸泡在表面活性劑中，再次測量自吸放電量；
(3)用真空泵將巖心抽成真空狀態(tài)，保持3小時以上，用手動泵使地層水飽和，記錄飽和水量；
(4)飽和鐵芯，記錄保護污染量，放入50℃恒溫箱中8小時；
(5)所有實驗溶液均為“水驅(qū)95%+0.1PV表面活性劑及后續(xù)水驅(qū)”:情況1: 0.35%污水磺酸鹽和0.7%聚合物溶液；情況2: 0.35%甜菜堿和0.7%聚合物溶液；情況3: 0.35%十二烷基苯磺酸鹽和0.7%聚合物溶液。
(6)根據(jù)情況進行污水處理實驗，保持注入速度為0.3mL/min，每25min記錄一次，后續(xù)注水含水率保持在99%。
2.實驗結(jié)果和分析
2.1表面活性劑本身對污水絮凝處理效果的影響
用30mg/L表面活性劑模擬污水，水溫保持在55℃。使用了四種絮凝劑，即聚合氯化鋁、聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鋁和硫酸鋁。用四種絮凝劑對污水進行絮凝。結(jié)果如圖1所示。
根據(jù)圖1的分析，以上四種無機絮凝劑用于處理污水時，污水的絮凝效果可以從污水的透過率看出。隨著溶劑用量的增加，污水的透光率先增大后減小。當(dāng)溶劑量為400mg/L時，無機絮凝劑不起積極作用。當(dāng)溶劑的量增加到1000mg/L時，污水的透光率更大。此時用表面活性劑處理村莊分散聚驅(qū)污水效果較好。
(1)聚合硫酸鋁:當(dāng)溶劑量為500mg/L時，污水透光率為55%；當(dāng)溶劑用量為1000mg/L時，污水透過率達到78%。但當(dāng)溶劑量超過1000mg/L時，污水的透光率逐漸下降。
(2)硫酸鋁:當(dāng)溶劑用量為500mg/L時，污水透光率低至38%；當(dāng)溶劑用量為1000mg/L時，污水的透光率達到65%。但當(dāng)溶劑量超過1000mg/L時，污水的透光率逐漸下降。
(3)聚合氯化鋁:當(dāng)溶劑量為500mg/L時，污水透光率達到60%的低水平；當(dāng)溶劑用量為1000mg/L時，污水的透過率達到80%。但當(dāng)溶劑量超過1000mg/L時，污水的透光率逐漸下降。
(4)聚合氯化鋁鐵:當(dāng)溶劑用量為500mg/L時，污水透光率低至55%；當(dāng)溶劑用量為1000mg/L時，污水透過率達到72%。但當(dāng)溶劑量超過1000mg/L時，污水的透光率逐漸下降。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，可以看出硫酸鋁對廢水處理的效果較差。主要原因是硫酸鋁是小分子，分子量低，絮凝能力差，所以與其他聚合無機鹽相比，污水處理效果較差。而聚合氯化鋁在污水處理后絮凝效果更好，透光率更高，這主要是由于聚合硫酸鋁水解成具有吸附功能的氫氧化鋁膠體，促進了水中膠體和濁相的融合，產(chǎn)生吸附聚結(jié)效應(yīng)。絮凝劑用量小時，絮凝效果不理想，不能完全去除水中所含的污染物。當(dāng)絮凝劑的投加量超過最佳投加量時，水中的電荷得不到中和，導(dǎo)致絮凝效果下降。因此，只有絮凝劑的用量較好時污水處理效果才會達到理想狀態(tài)。
2.2其他因素對污水絮凝處理效果的影響分析
2.2.1絮凝溫度對絮凝效果的影響
溫度是影響絮凝反應(yīng)的重要因素。用35mg/L表面活性劑模擬污水，研究了絮凝溫度對污水絮凝效果的影響。結(jié)果如圖2所示。
(1)在30℃下，當(dāng)投加量達到1000mg/L時，污水透光率達到60%；當(dāng)投加量達到500mg/L時，污水透光率達到20%。當(dāng)投加量為500~1000mg/L時，污水透光率逐漸增大，但當(dāng)投加量超過1000mg/L時，污水透光率逐漸減小。
(2)在35℃的溫度下，當(dāng)投加量達到500mg/L時，污水的透光率達到45%。當(dāng)投加量達到1000mg/L時，污水透光率達到65%。當(dāng)投加量為500~1000mg/L時，污水透光率逐漸增大，但當(dāng)投加量超過1000mg/L時，污水透光率逐漸減小。
(3)在40℃時，當(dāng)投加量達到500mg/L時，污水透光率達到53%。當(dāng)投加量達到1000mg/L時，污水透光率達到78%。在500~700mg/L時，污水的透光率逐漸增加到75%。當(dāng)投加量為700~1000mg/L時，污水透光率緩慢上升，但當(dāng)投加量超過1000mg/L時，污水透光率不斷下降。
根據(jù)以上分析，在選定的溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，污水的絮凝效果逐漸增強，但當(dāng)投加量達到一定的極限值時，絮凝劑長大擴散，乳化油粘度增大，絮凝效果變差。
2.2.2濃度對絮凝效果的影響
研究了表面活性劑濃度分別為0、20和100mg/L時，表面活性劑濃度對絮凝效果的影響。結(jié)果如圖3所示。
(1)在0mg/L時，當(dāng)投加量增加到1100mg/L時，污水透光率低于80%，其他情況下，污水透光率高于80%；
(2)在20mg/L時，當(dāng)投加量增加到700~1000mg/L時，污水的透過率高于80%；其他情況下，污水透過率小于80%；
(3)在100mg/L時，無論投加量如何，污水的透光率都低于80%。
根據(jù)以上分析，隨著污水中表面活性劑濃度的增加，污水的絮凝效果變差。主要是因為表面活性劑會在乳液界面產(chǎn)生吸附膜。當(dāng)表面活性劑的濃度增加時，吸附膜會變大，相應(yīng)的阻力也會變大，從而增加污水處理的難度。
2.3結(jié)論
(1)含表面活性劑的無機絮凝劑模擬污水的研究表明，污水處理率隨用量的變化而變化，得出使用硫酸鋁處理污水效果較差的結(jié)論。
(2)研究溫度和表面活性劑濃度對污水絮凝效果的影響。現(xiàn)在，在選定的溫度范圍內(nèi)，污水的絮凝效果隨著溫度的升高而逐漸增強，當(dāng)投加量達到一定的極限值時，絮凝效果變差；隨著污水中表面活性劑濃度的增加，污水的絮凝效果變差。
3.對比分析
為了驗證實驗分析法優(yōu)于傳統(tǒng)分析法，有必要對兩種方法的分析效果進行比較，結(jié)果見表2。表中數(shù)值越大，分析效果越好。
當(dāng)實驗次數(shù)為9或10次時，傳統(tǒng)方法的分析效果為0.43。當(dāng)實驗次數(shù)為3或4次時，傳統(tǒng)方法的分析效果低至0.38。
當(dāng)實驗次數(shù)為1或10次時，實驗分析法的分析效果為0.98。當(dāng)實驗次數(shù)為5次時，傳統(tǒng)方法的分析效果為0.94。
根據(jù)以上對比結(jié)果，可以看出實驗分析方法是有效的，可以廣泛應(yīng)用于污水處理工程中。
4.結(jié)論
為了改善傳統(tǒng)方法分析效果差的問題，提出了實驗分析方法。通過研究可以得出，該方法不受溫度和濃度因素的影響，具有良好的分析效果。
這種方法雖然有很好的分析效果，但實驗條件有限。因此，在今后的研究過程中，將對不同條件下的實驗進行對比分析，進一步說明該方法的實用性。(來源:昆明滇池水集鎮(zhèn)污水處理有限公司)
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