合成洗涤剂废水危害及处理技术研究进展

张 哲，钟娇娇，林书昌

（陕西理工学院化学与环境科学学院，陕西 汉中 723001）

前言

有机合成表面活性剂的成功研发是合成洗涤剂步入人们生活的关键原因，其中四聚丙烯的大量生产使得合成洗涤剂得到了快速增长。近年来，随着合成洗涤剂工业的飞速发展，合成洗涤剂品种越来越丰富，从日常生活到工业用洗涤剂，合成洗涤剂的用量迅速增加，使得我们不得不重视一个实际问题，大量的合成洗涤剂废水如何处理？我国合成洗涤剂以阴离子表面活性剂直链烷基苯磺酸钠（LAS）为主体，还含有聚磷酸钠或沸石、碳酸钠、硅酸钠和硫酸钠等助剂，合成洗涤剂废水排放量大，生物难降解，且成分复杂，废水中除了含有表面活性剂和其乳化携带的胶体污染物外，还含有不饱和脂肪酸、磷酸、蛋白质粘滞物、甘油及氯离子等，COD浓度较高，是一种较难处理的有机工业废水[1,2]。目前，合成洗涤剂废水处理比较成熟的技术包括生物接触氧化法和化学混凝法。本文简要介绍了各种处理方法的原理，重点综述了其在合成洗涤剂废水处理中的应用及存在的问题，旨在为合成洗涤剂废水处理提供参考。

1.合成洗涤剂废水危害

合成洗涤剂废水主要成分是以直链烷基苯磺酸钠为主的阴离子表面活性剂，并含洗涤去除的油脂、脂肪酸和磷酸盐等污染物，成分复杂。废水中的LAS以分散态和胶粒表面吸附两种形式存在，水体受洗涤剂污染后会出现大量泡沫，阻碍水与空气的接触并消耗水中的溶解氧，使水体的自净作用下降、水质变坏，从而间接地对水生生物产生毒性[3]。目前，我国的合成洗涤剂还没有全无磷化，有些未禁磷地区，合成洗涤剂废水中磷含量较高，它是引起水体富营养化的主要原因之一。水体中磷营养基含量的增加能导致自养性生物生成密度的增加，由于富营养化，地面水体的生态系统及水的用途受到严重的影响。

LAS如果进入水体，与泄露的石油、多氯联苯等疏水性有机物接触发生乳化作用，污染物大面积分散，增加处理污染水体的难度，也容易造成二次污染。合成洗涤剂废水对皮肤有刺激作用，长时间接触容易过敏或导致接触性皮炎。另外，合成洗涤剂能通过皮肤进入人体，抑制人体酶的作用，影响肝脏和消化系统，降低人体免疫抵抗力，其致癌性到目前为止还没有明确的研究结果，但危害已经引起了人们的重视。合成洗涤剂废水具有COD含量高、起泡性强、毒性大、生物难降解等特点，直接排放必将对环境造成危害[4]。因此，合成洗涤剂废水的处理显得尤为重要。

2.合成洗涤剂废水处理技术

国内外对合成洗涤剂废水处理技术的研究始于上世纪70年代初期，当时主要脱除污染量较大的磷和烷基苯磺酸钠。随着合成洗涤剂废水处理技术的不断发展及完善，合成洗涤剂废水处理不仅要降低LAS含量，还要去除其他污染物质，已经朝着系统化方向发展。我国对合成洗涤剂废水处理技术的研究稍晚，但发展迅速。目前所采用的合成洗涤剂废水处理方法基本沿用国外经验，生物接触氧化法和化学混凝法是比较成熟的合成洗涤剂废水处理技术，在此基础上也开发了很多针对性的合成洗涤剂废水处理技术，取得了一定的成果。

2.1 生物接触氧化法

生物接触氧化法是在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用附着生长于生物膜表面的微生物进行有机污水处理的方法。生物膜上聚集了高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，合成洗涤剂废水进入氧化池内，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌氧分解，处理达饱和的生物膜被流动的水层冲掉再换取新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。

生物接触氧化技术处理合成洗涤剂废水处理效果好，一次投资费用低，还能抵抗一定的冲击负荷。但是单级的生物氧化工艺难以完全降解废水中指标污染物，一般都联用几种处理技术，综合各自优点，针对性处理合成洗涤剂废水。

申松梅[5]以实验室培养的成熟厌氧颗粒污泥作为厌氧折流板水解酸化反应器（ABR）的接种污泥，某污水处理厂以氧化沟末端的好氧污泥作为生物接触氧化反应器的接种污泥，分别研究了ABR和生物接触氧化的启动过程，并对运行参数进行了优化，最终联合ABR-生物接触氧化工艺实现合成洗涤剂废水处理。实验结果表明:出水COD和LAS浓度分别在100mg/L和5mg/L以下，出水水质符合国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准要求。该工艺处理合成洗涤剂废水总费用低，实现了社会效益、经济效益和环境效益的统一，有广阔的工业化应用前景。

对水质进行分析检测是处理合成洗涤剂废水的重要步骤，可以减少处理费用及工序，降低处理强度。陈嘉祺[6]综合分析废水特征，考察两种具有代表性的填料——组合填料和MBBR填料对该废水的处理效能及组合工艺的处理效果，MBBR填料较组合填料需要更长的挂膜启动时间，但对洗涤剂废水处理效果优于组合填料，它能在更低的溶解氧浓度下，获得较好COD、LAS去除率，承受更高的有机负荷。另外，MBBR填料具有附着更多的活性微生物，污泥沉降性能更好等优势特点。生物接触氧化工艺采用MBBR填料，曝气生物滤池采用轻质陶粒滤料，试验表明:生物接触氧化-曝气生物滤池组合工艺处理该种废水，COD、LAS去除率分别为89.8%及96.3%。在连续运行过程中，组合工艺在较高污染物冲击负荷下出现负荷阶段分配的现象，表现出较好的抗冲击负荷性能及良好的污染物去除率。

由于合成洗涤剂难生物降解，高浓度的废水需先进行预处理后采用生物接触氧化技术进行末端处理才能达到理想效果，国内外研究成果较多。王榕[7]等以絮凝沉淀+ABR+接触氧化工艺处理阴离子型氨基酸类表面活性剂的生产废水，经过系统处理后，CODcr从进水2800mg/L降为90mg/L以下，BOD5从550mg/L降为20mg/L以下，处理效率均达到96%，排放水质完全达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准。青志鹏[8]等通过对洗涤剂废水的物化处理和水解酸化+好氧生化处理试验研究，探讨了物化预处理的工艺参数，根据含表面活性剂的高浓度日化废水水质特性，采用了混凝-厌氧-好氧处理工艺，试验结果表明:进水CODcr在20000mg/L左右，混凝沉淀和好氧反应对高浓度日化废水的去除率分别达到90%以上和78%以上，对工程上处理高浓度日化废水具有较好的指导意义。

目前，我国广泛应用生物接触氧化法直接处理偏碱性的LAS废水，其设备简单，各项处理指标均能达到国家规定废水排放标准。填料的选择直接影响废水处理效果，是生物接触氧化处理废水技术的关键，研发高性能的填料是今后的研究热点，同时生物接触氧化技术亦存在启动慢、对水质依赖性高等劣势，因此要更加重视复合工艺的独到优势，做好合成洗涤剂水质检测及预处理工作。

2.2 化学混凝法

合成洗涤剂废水中含有大量带负电荷的胶体颗粒，彼此之间存在很强的静电斥力，不能相互靠近；另外，许多水分子被吸引在胶体颗粒周围形成水化膜，阻止胶体颗粒与带相反电荷的离子中和，因此无法聚沉，处理难度加大[9]。在合成洗涤剂废水中加入混凝剂能够有效地打破胶体之间的稳定性，压缩双电层，降低或消除胶体离子表面的电位，加快胶体的聚集，最终以沉淀物的形式除去。

合成洗涤剂废水有机物浓度高，生物降解率低，用化学混凝工艺作为预处理，可以将水中的悬浮物和胶体及某些溶解性组分除去，再结合末端生物处理方法，能达到良好的处理效果。化学混凝法处理量大，设备简单，经济性高，是工业废水处理最常用的方法之一。

目前，处理合成洗涤剂生产废水多用无机混凝剂，其中铝盐和铁盐研究比较多，但是单独使用铁盐或铝盐处理效果不理想，很多研究者将目光聚集到复合混凝剂上来，取得了一定的成果。针对常规铝盐、铁盐去除洗浴废水中阴离子洗涤剂（LAS）效果不理想的状况，研究者采用高碱化度钙型聚合铝硅混凝剂（CPASC）进行了试验研究，同时与聚合氯化铝（PAC）作了比较。在相同条件下，高碱化度钙型聚合铝硅的处理效果好于氯化铝，特别对LAS、COD的去除率分别比PAC高10%和8%以上，且具有絮体形成速度快、形成的絮体颗粒大、结构好等特点，可以更好地应用到混凝-沉淀、混凝-气浮及微絮凝纤维过滤等工艺中[10]。

申松梅[11]以硫酸亚铁、硫酸铝、硫酸镁、氯化钙、氢氧化钙、活性碳粉末和聚丙烯酰胺（PAM）等原料合成了一种混凝剂RX，并将其处理合成洗涤剂生产废水。研究表明，RX对LAS和COD的去除效果较好，优于PAC和PFS，且用量少，费用低，出水水质好。在最佳处理条件下，LAS和COD的去除率可达95%和80%以上。混凝后的出水可直接进入该厂的生化处理系统，并实现达标排放。

微电解能改变废水中污染物的性质，从而实现大分子有机污染物的断链、发色与助色基团的脱色，提高废水的可生化性，便于后续处理。李亚峰[12]采用微电解石灰乳混凝沉淀法处理高浓度的LAS废水，CODcr去除率在90%以上，LAS去除率达97%，处理后，出水中的LAS、CODcr和pH值3项指标均达到国家排放标准。此方法具有流程短、设备简单、去除率高等特点，同时，在运行过程中仅消耗少量的酸、铁屑和石灰，所以，药剂费用较低，具有广泛的推广价值。

气浮法利用高度分散的微气泡作为载体去黏附废水中的悬浮物，使其密度小于水而上浮到水面以实现固液分离。废水的表面张力决定了气浮效果，投加合适的混凝剂可以改变表面活性剂废水的表面张力，同时与悬浮颗粒形成矾花截留气泡，靠气泡浮力将矾花带到水面以去除。LAS由极性-非极性分子组成，自身起到气浮处理中的浮选剂作用，因此在混凝的基础上结合气浮法能达到合成洗涤剂废水理想的处理效果[13]。

我国对合成洗涤剂废水用无机混凝剂的研究比较成熟，目前存在的问题主要集中在开发高效的复合混凝剂，以及多种工艺联用对合成洗涤剂废水进行一次处理，因此对混凝机理还要进行更加深入的研究，明确混凝剂在废水处理中的具体作用；同时还要注重处理工艺的优化，减少合成洗涤剂废水处理成本。

3.结语

合成洗涤剂废水污染物浓度大，成分复杂，排放量大，对环境及人类健康存在潜在危害，其中，LAS是合成洗涤剂废水中首要处理的化学物质。同时还要兼顾COD和BOD的去除，并协调好处理技术的经济性和实用性。生物接触氧化法和化学混凝法是工业应用前景比较看好的处理技术，生物接触氧化技术对水质依赖性较强，适用于末端处理，但高性能填料研发能增大废水处理量，亟待解决；化学混凝法近年来多与生物接触氧化技术及其他末端处理技术联用，对合成洗涤剂进行一次处理，避免繁琐工艺及二次污染，成效较好，同时，高性能的复合混凝剂的研究也加快了步伐。相信在科研工作者的努力下，一套成本低、处理效果好的合成洗涤剂废水处理技术将会工业化推广。

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