化学复合混凝法预处理切削废水的研究

在机械加工行业日益发展的今天，具有冷却、润滑、清洗、防锈等功能的切削液被广泛应用，其带来的大量切削液废水的排放和污染问题也逐年加重。我国早在1998 年就发布了[1998]089 号文件，将切削液废水列入乳化废液的一种，为危险废物，对人及环境都有很大危害，必须经过严格处理才能排放。但切削废液成分复杂、浓度高、难降解且配方保密，给废水的处理带来极大困难，因此需要在深度处理之前先对其进行破乳预处理，以降低后续深度处理的负荷。

预处理方法通常包括酸析法、盐析法、化学混凝法等。酸析法所用药剂一般为强酸，也可用废酸液代替纯的酸性试剂。李义久等利用浓硫酸对乳化废水进行酸化破乳，COD 去除率可达到75. 2%，但强酸会腐蚀设备，也易对人身造成伤害。盐析法则是向废水中投加无机盐类物质至一定浓度，破坏油珠的水化膜。但盐析法药剂投加量较大时价格较贵，并且带来大量污泥沉淀，给后续处理带来麻烦。化学混凝沉淀法具有工程投资少、工艺简单、处理效果好等优点，广泛应用于废水处理领域。处理过程中，只用一种絮凝剂，用量大、效果差且沉降时间长，所以让无机絮凝剂和有机絮凝剂相互配合使用，结合两者优点，不仅能克服无机絮凝剂沉淀速度慢、吸附架桥能力弱和投药量较多等缺点，而且可以降低处理成本的同时提高废水的处理效率，取得1+1>2 的效果。

本文针对切削液废水进行化学复合混凝预处理。通过对比实验，选取聚合硫酸铁( PFS) 、聚合氯化铝( PAC) 、聚合氯化铝铁( PAFC) 和聚合硅酸铝铁( PFASS) 四种絮凝剂配合助凝剂聚丙烯酰胺( PAM) 对切削废水进行处理，选出最佳絮凝剂，并探究复合混凝的优势之处。运用正交、单因素实验分析复合混凝实验影响因素的主次、考察去除效果、并探讨混凝作用机理，从而确定最优絮凝条件下经济有效的组合工艺参数，为切削液废水预处理领域方法的选择以及实际应用提供参考和借鉴。

1 实验

1. 1 实验水样:本实验所选切削液废水为深圳市某精密加工公司实际切削废液，其废水初始COD 约3×104 mg /L，pH 值约为7. 7，且伴有难闻刺激性气味，废水呈灰白色，乳化状态稳定，是近年来金属加工行业普遍存在的一种高浓度机械加工切削液废水。

1. 2 实验试剂及仪器:实验试剂: 聚合氯化铝( PAC) ，聚合硫酸铁( PFS) ，聚合氯化铝铁( PAFC) ，聚合硅酸铝铁( PFASS) ; 聚丙烯酰胺( PAM) ，均为工业纯; 氢氧化钠、盐酸，均为分析纯。实验仪器: TW-6000CODcr 水质连续自动检测系统，北京普析通用责任有限公司; InoLab pH 730 台式精密pH 测试仪，德国WTW 公司; ZR4-6 混凝六联搅拌机，深圳市中润水工业技术发展有限公司; BS124S 电子精密天平，赛多利斯科学仪器有限公司; 磁力搅拌器，德国IKA 公司; DF-101S 集热式磁力加热搅拌器，江苏晨阳电子仪器厂。

1. 3 实验方法:取切削液废水1 L 于烧杯中，在pH 值、温度、搅拌强度和PAM 投加量相同的条件下，分别加等量的混凝剂PAC、PFS、PAFC 和PFASS，筛选出最佳混凝剂; 调节混凝剂的投加量、pH、温度和搅拌强度等进行正交实验; 在此基础上，得出影响切削液废水降解效果的主次因素，优化主要因素用量; 讨论复合混凝法对切削废水的影响; 在以上最佳条件下进行实验，考察COD 的去除效果。

2 结果与讨论

2. 1 最佳混凝剂的确定:在其他影响因素和实验条件相同的情况下，分别加入2. 5 g /L 和5 g /L 两种不同投加量的聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁和聚合硅酸铝铁，并配合适量PAM 进行实验，观察实验现象，取上层清液测定其COD 值。

图1 为四种混凝剂分别投加2. 5 g /L 和5 g /L 时的破乳效果对比图。

总体来说，混凝剂投加量为5 g /L 比2. 5 g /L 的破乳效果好。比较四种混凝剂，聚合氯化铝对切削液废水破乳效果最好，絮体密实、分层明显、上清液透光性好且较为清澈; 聚合氯化铝铁和聚合硅酸铝铁加入2. 5 g /L 时，破乳效果较差且上层液体较浑浊，随着投加量增大，破乳效果逐渐变好，而聚合硫酸铁破乳效果始终不理想。

将经过混凝剂破乳后产生的上层清液进行COD 测试，结果如图2 所示。

从图2 中可以看出，四种混凝剂对切削液废水的COD 都有一定的去除效果。聚合氯化铝和聚合硅酸铝铁对切削液废水中的COD 的去除效果明显优于聚合硫酸铁和聚合氯化铝铁。聚合氯化铝加入后，矾花较大，絮体产生迅速，静沉后上层为清澈黄色液体。并且相比聚合硅酸铝铁，在加入量较少的情况下就可以达到很好的破乳效果，并节省药剂的投加用量。所以，选择聚合氯化铝为混凝剂。

2. 2 正交实验设计:选取混凝剂PAC 的投加量( A) 、水样的pH ( B) 、温度( C) 、搅拌强度( D) 4 个因素为正交实验的因子，以COD 降解率为实验评价标准，选取了3 水平4 因素的L16( 34 ) 正交实验.通过表2 分析得出，最佳优化组合为: A2B2C2D1，即PAC的投加量为3. 0 g /L，pH 为7. 5，温度为50 ℃，搅拌速度为快速250 r /min 慢速50 r /min。此时，去除率能达到94. 2% 以上。并且得出，影响混凝效果因素的主次顺序为: pH>混凝剂投药量>搅拌速度>温度。对于实验结果影响最大的是pH，准确控制pH 对于COD 的去除至关重要; 其次是混凝剂PAC 的投加量; 温度及搅拌速度影响较小。在正交试验的基础上，对影响因素做进一步的优化和探讨。