合成洗滌劑在市政污水處理中的應用

合成洗滌劑在市政污水處理中的應用

近年來，這種聯(lián)合洗劑在水中被廣泛使用，生活污水中的聯(lián)合洗劑濃度不斷增加。其中烷基苯磺酸鹽(ABS)以其優(yōu)良的性能,較低的價格逐漸成為國內外產量最大、應用最廣的一種合成洗滌劑。在國內,它約占合成洗滌劑總產量的90%。其典型分子式是R-C烷基苯磺酸鹽的結構對其自身在生物處理中的去除率有很大影響,支鏈烷基苯磺酸鹽不易生物降解,而直鏈烷基苯磺酸鹽則較易生物降解,在活性污泥法處理中可去除90%以上,故又將ABS洗滌劑分為硬性洗滌劑(前者)和軟性洗滌劑(后者)。為了提高洗滌劑生物降解率,一些主要資本主義國家在70年代逐步用直鏈取代支鏈,即所謂軟性過渡。目前中國硬性ABS洗滌劑的應用仍占很大比例。烷基苯磺酸鹽產量的80%以上用于生活目的,有少量用于工業(yè)生產,諸如制革、紡織、洗瓶和金屬脫脂等。因此,生活污水、城市污水和一些工業(yè)廢水中均含有烷基苯磺酸鹽。有些國家由于烷基苯磺酸鹽的使用面極廣,因此,關于它對環(huán)境影響及處理方法,勢必引起有關研究工作者的關心。1生態(tài)環(huán)境的影響烷基苯磺酸鹽等合成洗滌劑自逐步取代肥皂以來,不斷排入自然水體,已對水生態(tài)環(huán)境造成很大影響。烷基苯磺酸鹽的起泡能力很強,0.6mg/L就會產生泡沫,濃度在1～10mg/L之間變化時,泡沫體積隨濃度的升高而線性加大;濃度大于5mg/L,泡沫穩(wěn)定性增加支鏈烷基苯磺酸鹽CHicks等2丙烯苯磺酸鹽在污水生物處理中的生物活性在污水生物處理中,高濃度的烷基苯磺酸鹽能損害細菌細胞半透膜的功能;阻礙污水的氧化過程,降低硝化過程的速度;妨礙曝氣池活性污泥和生物濾池生物膜的生長。污水烷基苯磺酸鹽濃度達到15mg/L時,COD去除率下降10%;25mg/L時對微生物有明顯毒性;100mg/L時可使微生物迅速死去Eden等就四丙烯苯磺酸鹽對于污水生物處理過程中的氧吸收系數(shù)和硝化效果做了研究污水硬ABS濃度在0～25mg/L范圍內變化時,活性污泥的吸附能力和最后出水的透明度,隨硬ABS濃度的增高而降低在曝氣池中,烷基苯磺酸鹽可使水產生泡沫。濃度為5～10mg/L時,泡沫厚度為5～15cm曝氣池處理效果易受泡沫影響。特別是表面葉輪曝氣,如果泡沫太厚,曝氣池就不能正常運行。但生物轉盤可以允許較高濃度的烷基苯磺酸鹽,如天津第二印染廠為了保持污水生物處理的正常運行,國內外都采取過一些控制泡沫的措施。提高曝氣污泥濃度,可以提高烷基苯磺酸鹽的允許濃度。有的污水廠污泥濃度為1400mg/L時可以控制泡沫。英國Mogden污水處理廠3烷基苯磺酸鹽百分數(shù)在沉淀過程中,懸浮固體吸附污水中烷基苯磺酸鹽下沉。初次沉淀的污泥中,烷基苯磺酸鹽占污泥干重的百分數(shù)約為初次沉淀池出水烷基苯磺酸鹽濃度(mg/L)數(shù)值的十分之一。污泥中烷基苯磺酸鹽百分含量過高時就會妨礙污泥消化,這既不利于污泥處理,又有礙于污泥氣熱能的產生。英國Klipspruit污水廠污水流量近10萬m其他資料報告的允許百分含量略高于0.64%。例如,英國水污染研究室44.1砂子沉淀和懸浮固體因污水懸浮固體對烷基苯磺酸鹽有吸附作用,所以沉淀可以去除一部分烷基苯磺酸鹽。去除率的高低與懸浮固體性質及濃度有關:活性污泥沉淀的去除率比初次污泥為高;砂子沉淀的去除率為零。原污水的懸浮固體濃度愈高,烷基苯磺酸鹽去除率也愈大。英國Mogden污水廠和Slough污水廠的原污水和初次沉淀后污水的烷基苯磺酸鹽八年平均濃度如表1所示。平均去除率,前廠為15.5%,后廠為20.3%初次沉淀池所截留的烷基苯磺酸鹽都積存于初次污泥中。前已述及,初次污泥干固體的烷基苯磺酸鹽百分含量約為初次沉淀池出水的mg/L數(shù)值的十分之一。4.2臭氧+降解鹽過氧化氫結合各種金屬催化劑使用,可以迅速去除烷基苯磺酸鹽,它為5～10mg/L時,去除率可達99%。臭氧處理法可用于去除二次沉淀池出水的烷基苯磺酸鹽。經過臭氧處理以后,出水對河流凈化即無阻抗作用。洗衣房廢水在pH值4～5的條件下,投加明礬的去除率約為75%。投加石灰和凝聚劑,在高pH值之下也能得到較好的去除效果。加氯化高鐵的處理效果比加礬好,在堿性之下,可去除85%的洗滌劑,但絮凝劑的需要量高,且污泥難以脫水。氯化鈣的凝聚效果更好,去除率可達95%,污泥也易于過濾脫水或離心脫水。烷基苯磺酸鹽可以用陽離子洗滌劑作中和處理。4.3烷基苯磺酸鹽的去除由于沉淀法、化學法去除烷基苯磺酸鹽的實際效果較差,因此,前人的研究工作多放在生物降解上,并且以研究活性污泥法處理為主?；钚晕勰喾ㄊ侨コ罅课鬯型榛交撬猁}的最為有效的方法,它通過活性污泥的大量微生物群,把烷基苯磺酸鹽降解為中間產物和最后產物無機硫酸鹽。從污水中去除的烷基苯磺酸鹽中,有一小部分殘留于活性污泥中。Sweeney等各地污水廠的烷基苯磺酸鹽去除率差異很大。這受多種因素的影響。下面只就烷基苯磺酸鹽結構、濃度、污泥濃度等三個因素做些討論。4.3.1鏈烷基苯磺酸鹽處理烷基苯磺酸鹽的結構對其自身在生物處理中的去除率有很大影響。支鏈烷基苯磺酸鹽不易生物降解,特別是四丙烯苯磺酸鹽,其降解率只有30%～50%。而直鏈烷基苯磺酸鹽則較易生物降解,在活性污泥法處理中可去除90%以上。烷基苯磺酸鹽的支鏈愈多,支鏈愈靠近末端,就愈難被生物降解。含季碳的烷基苯磺酸鹽一般難于降解,但在鏈中部的季碳(1—苯基—4,4—二甲基癸烷),或是在苯環(huán)上的季碳(2—苯基—2—甲基十一烷)則妨礙不大,活性污泥法的去除率也可達到50%以上。在各種直鏈烷基苯磺酸鹽中,生物降解速度與碳鏈長短有關,其中直鏈C苯環(huán)位置愈接近鏈的中部,生物降解速度就愈低。4.3.2妨礙氧的利用率前已述及,高濃度的烷基苯磺酸鹽對活性污泥法具有阻礙作用,它對微生物具有毒性,妨礙活性污泥增長,降低氧的利用率。因此,烷基苯磺酸鹽濃度高時,勢必反過來妨礙其自身的被吸附和氧化。研究資料表明,生活污水中烷基苯磺酸鹽5～10mg/L時,對活性污泥沒有毒性影響;但濃度增至20～25mg/L時,它的去除率即降低。高橋俊三4.3.3除率與其他率的比較污泥濃度是活性污泥法的一個重要運行參數(shù),這一參數(shù)對于烷基苯磺酸鹽去除率也有很大影響。表2說明,污泥濃度高,烷基苯磺酸鹽去除率也高,污泥濃度為2～4g/L時,生活污水中烷基苯磺酸鹽去除率為50%左右;而當污泥濃度高至5～6g/L時,去除率可高至60%～70%。4.4基苯磺酸鹽的去除能力生物濾池能夠去除污水中的烷基苯磺酸鹽,