家具乳膠制品廢水處理實驗研究

張凱

摘 要：對家具乳膠制品生產中產生的兩種廢水進行實驗處理。采用蒸餾、 破乳、 絮凝的處理方法，使廢水的 COD 值達到排放標準，水質由渾濁變透明。

關鍵詞：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元建設一家具乳膠制品項目，主要生產經營的產品有乳膠床墊、 枕頭、沙發、 席夢思、 鞋材等。 項目在生產過程中將排出兩種廢水：一是機械清洗用水（藍色水樣，不透明），排放量 10噸 / 天；二是產品洗滌用水（清色水樣，不透明），排放量80-90 噸/天。 根據可行性研究報告，廢水中含有的物質成份見表 1。

1廢水處理思路

1.1 蒸餾處理

根據表 1，廢水中的成分都是非揮發性物質，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；由于廠區有鍋爐，可以進行設計，做到熱能的綜合利用。直接蒸餾法可行的一個前提是廢水在蒸發過程中不產生大量的泡沫而造成液泛，否則就無法進行蒸餾分離，其優點是可以回收廢水中的橡膠。

1.2 破乳處理

根據表 1，廢水中不含有溶解性有機物，如乙醇、丙酮等，含有的都是非溶解于水的無機物和有機物。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物含量必然低，COD 值也就必然低。

根據高分子乳液聚合工藝經典的破乳理論，工業生產中的破乳方法主要是在膠乳中加入電解質（即鹽析）或調節pH值，其它還有低溫冷凍破乳、稀釋破乳和機械破乳等方法。

1.3 絮凝處理

當廢水乳濁液中懸浮成份密度比水大時，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 廢水處理實驗

2.1 廢水樣基本情況

項目單位送來廢水樣兩瓶，各約2升，其中一瓶是藍色不透明乳濁液（以下簡稱藍水樣），另一瓶為無色不透明乳濁液（以下簡稱清水樣），隨水樣附數據說明，見表 2。

在實驗室中用廣泛 pH 試紙實測，兩瓶水樣的 pH值均為 6～7。

2.2 過濾實驗

將未經處理的藍水樣用厚濾布過濾，濾穿，過濾速度很快，濾布上沒有藍色濾渣。將該水樣用單層定性濾紙過濾，也濾穿，過濾速度稍慢，濾紙上有少量的藍色物質。 將該水樣用三層定性濾紙過濾，過濾速度很慢，部分濾穿，濾液的顏色發生改變，由原來的藍色變為藍黃色，但仍為不透明的乳濁液，濾完后濾紙上有藍色物質。清水樣的過濾效果更差。

2.3 冷凍破乳實驗

將藍水樣與清水樣各取50mL 加入小廣口瓶中，放入冰箱冷凍室中（溫度低于 -10℃）凍結 48 小時，取出，在常溫下融化4小時后，清水樣破乳透明，底層有少量絮狀沉淀。藍水樣也破乳，但分層情況不完全理想，上層為絮狀藍色膠狀物，下層為無色水相，水相中有絮狀有機物，不完全透明。再靜置48小時后，上層藍色膠狀物脫水，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pH 值破乳實驗

將藍水樣用稀硫酸調pH 至強酸性（pH<1），未見明顯破乳現象，三層濾紙仍然濾穿。

稱50g 藍水樣，用滴管滴加20%NaOH 溶液，調pH>14，未見破乳現象，外觀觀察效果比稀硫酸差。

清水樣也無法通過調pH 值破乳。

2.5 鹽析破乳實驗

取50g 藍水樣，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，上層為藍色油相，下層為無色水相，但水相暫時不透明。5小時后，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 小時后，下層水相透明，底層有絮狀沉淀。

2.6 蒸餾實驗

考慮到藍水樣的 COD 值很高，排放量又不大，進行了直接蒸餾處理實驗。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 藍水樣，采用甘油浴進行蒸餾，測液相溫度、氣相溫度和油浴溫度。 當液相溫度 99℃，氣相溫度 82℃，油浴溫度 120℃時開始沸騰。液相溫度100℃，氣相溫度 100℃，油浴溫度 120℃時開始出餾。出餾過程中沒有生成大量氣泡，也沒有液泛現象。當液相溫度 104℃，氣相溫度101℃，油浴溫度 138℃時，蒸餾燒瓶中的物料已很少，并起泡沫，這時停止加熱。整個蒸餾操作時間約3小時。

拆下蒸餾裝置后，出餾液為無色透明液體，pH為6-7，重278g。蒸餾燒瓶內，溫度計和瓶內壁上粘結有藍色橡膠狀殘渣，蒸餾燒瓶底部有少量白色不透明殘液。殘渣和殘液合計重16g，這說明藍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驗

根據冷凍實驗可知，清水樣中非水溶性有機物較少，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，水樣變為黑色，有氣泡。靜置15 分鐘后，用厚濾布過濾，濾穿，濾液為黑色。因此清水樣無法用活性炭吸附法變透明。

2.8 清水樣絮凝實驗

綜合前面的實驗可知，清水樣無法用直接過濾、調pH、 鹽析和活性炭吸附破乳或變透明，冷凍破乳沒有工業意義，直接蒸餾由于廢水量大而導致費用太高。由冷凍實驗可知，清水樣中的非水溶性有機物較少，且密度比水大，是否可以通過鋁鹽絮凝的方法來破乳呢？根據這個思路我們采用無水三氯化鋁（AlCl3 ）對清水樣進行實驗處理。

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 pH≈8，靜置10 小時后，破乳，用濾布過濾，得到無色透明的濾液。

2.9 實驗處理效果

將藍水樣的蒸餾餾出液、藍水樣的食鹽鹽析破乳過濾液和清水樣的三氯化鋁絮凝破乳過濾液送檢，測試COD值，得到的結果見表3。

由表3可以看出：藍水樣經蒸餾處理后達一級標準，可直接排放；清水樣經絮凝處理后達二級標準，可排放至污水處理廠進一步處理；而藍水樣經鹽析處理后，COD仍超標。

3 結束語

根據廢水樣實驗室處理的結果，選定藍水樣采用蒸餾的方法處理，清水樣采用絮凝的方法處理。

參考文獻：

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