表面活性剂废水对环境的危害及其处理技术

(四川大学建筑与环境学院，四川成都，610065)

目前，我国的各个行业对表面活性剂的需求量巨大，主要包括工农业、医药业、纺织业及日常生活的各个领域，是一种应用广泛的化学用品。表面活性剂的出现给人们的生活带来了极大的便利，但在其大量的使用过程中，未经处理的表面活性剂废水经过各种途径排放到自然界的水体中，会经过积累而带来很多的环境污染问题，并对人类和生态系统造成危害。因此，对含有表面活性剂的废水进行处理具有非常重要的意义。

1 表面活性剂废水对环境的危害

已有研究表明，表面活性剂的成分非常复杂，它在水体中的质量浓度达到一定后，进入水体将产生大量的泡沫漂浮在水面。这些泡沫不容易消失，会在水面形成一层隔离状物质，阻碍氧气进入水中，从而降低水中充氧和复氧的程度。这时水中没有了足够的溶解氧，大量的水生生物因为无法进行呼吸作用而死亡，水体无法再进行自净过程，因此水质将会持续恶化[1]。此外，如果含有表面活性剂的废水没有进行相应的处理就混合污水进入污水处理厂后，这些表面活性剂会影响到污水的各种净化过程，如曝气、消化等过程，使污水处理过程很难达到理想的结果。在农业生产过程中，如果用了含有表面活性剂的废水浇灌田地，水中的表面活性剂物质将会对农作物产生严重的危害，影响农作物的长势，最终导致农作物产量大跌。另外，在日常生活中，我们所饮用的水中若含有过多表面活性剂时，水中会有油状物质漂浮在表面，并会产生异味，过多饮用这类水将对人们的身体健康产生危害。同时，有一些表面活性剂还可乳化其他有害物质，导致该有害物质浓度增加。并抑制水中其他有毒物质的降解，最终通过食物链反应对人类和动植物产生慢性毒害作用[2-3]。据研究表明，含有表面活性剂的废水大量排入水体环境中，如含有大量的氮和磷，会对水体造成严重的富营养化。

目前为止我国各行业所使用的表面活性剂大部分属于阴离子表面活性剂，而阴离子表面活性剂与其他表面活性剂不同，其主要成分是直链烷基苯磺酸钠(LAS)。LAS是一种生物难降解物质，当它和其他污染物一起结合时会形成一种胶体颗粒，这种胶体颗粒具有一定的分散性，在处理工业废水和生活污水时，胶体颗粒会对废水的物理、化学和生物性质产生巨大的影响。阴离子表面活性剂长时间存在于水中会抑制微生物的生长甚至杀死微生物，同时它还抑制水环境中其他有毒物质的降解[4]。因此，这类表面活性剂一旦进入水体并达到一定浓度时，将会对动植物和人体产生慢性的毒害作用[5]。动物主要是在摄食的过程中吸收表面活性剂的，大部分生活在水体中的动物如鱼类也会通过体表渗透的方式吸收表面活性剂。一旦动物体表的表面活性剂达到较高浓度时，这些表面活性剂成分就会随之进入其血液和内脏，并在体内积累，从而对动物产生一定的毒害影响。例如大部分的鱼类就非常容易通过体表渗透和呼吸的方式吸入表面活性剂，这些表面活性剂随着血液的流动转移到体内各器官和组织，最终会对它们产生严重的毒害作用。据研究发现，即使是日常用的清洗剂，只要达到很少的量就会对鱼类有急性中毒作用。这些被表面活性剂污染的鱼类，一旦通过食物链进入人体后，将会对人体内各种酶产生抑制作用，从而降低人体的免疫力，甚至造成更大的伤害[6-7]。

2 表面活性剂废水的处理技术

2.1 吸附法

吸附法是一种物理和化学结合的分离方法，主要是利用不同多孔材料的多孔性，将气体或者水中的污染物吸附在材料表面，从而这些污染物从气体或水中分离出来，达到净化的目的。这些多孔材料往往被称作吸附剂。通常情况下，我们根据材料表面对污染物吸附能力的不同，可以将其分为离子交换吸附、专属吸附和表面吸附这三种类型。一般情况下，常用的效果较好的吸附剂有活性炭、硅藻土、高岭土等。活性炭吸附法最适宜在常温下进行使用。同时，我们发现也有用树脂来处理表面活性剂废水的，相对其他吸附剂来说其优点是吸附效率高、稳定性好、吸附剂易再生，其主要缺点是预处理比较麻烦且初期的一次性投资较大。总的来说，较其他方法而言，吸附法具有吸附稳定性好、吸附效率高、设备占地少等优点。与此同时，吸附法也存在一些有待解决的问题，如初期投资较大、吸附剂不易再生、不适用于污染浓度较高的废水处理等，且一般该方法需要进行要求较高的预处理。

2.2 混凝法

混凝法指的是向废水中放入不同的混凝剂，使其中的小颗粒物质和胶体粒子聚集成较大的颗粒物质，再通过重力沉降到水底，从而达到污染物和水体分离的目的。通常，最常见的混凝剂有铝盐、铁盐等，用这些混凝剂来处理表面活性剂废水往往可以达到比较好的去除效果。据研究发现，混凝法处理表面活性剂废水可以较为彻底地去除水中的胶体颗粒，而且还可以去除胶体颗粒表面附着的表面活性剂物质，最终与水中的表面活性剂形成难溶沉淀物质沉降到水底。该方法处理成本较低、工艺简单成熟并容易操作，但其需要用到大量的药剂，且处理后水中会产生大量的污泥和废渣，并没有彻底地将污染物转化为无害物质，如果对这些废渣处理不当的话易造成二次污染。因此，混凝法无法直接作用于较高浓度的废水，在处理这类高浓度废水时混凝法一般用作预处理，还需另外配合其他的处理方法使用，才能达到较好的处理效果。

2.3 生物法

生物法处理废水是指水体中的各种微生物将水中的污染物质含有的有机物作为营养物质，使其一部分被转化成微生物体内的物质，其余部分被微生物氧化分解成简单的有机物或者无机物质。根据需氧量的不同，生物法一般可以分为好氧生物法和厌氧消化法。与其他处理方法相比，生物法对含表面活性剂的废水的处理效果好、不会产生二次污染，即使是碱性的表面活性剂废水也可以直接进行处理。而且生物法处理废水所需的设备简单，一般情况出水的各项水质都能够达到排放标准，是一种经济、绿色、高效的处理方法。因此，目前为止生物法处理废水已经在我国的各个领域得到了广泛应用。但在实际工业应用时，为了满足更高要求的处理效果，一般需要联合其他处理技术一起应用。

2.4 催化氧化法

催化氧化法是在传统化学氧化法的基础上进行改进后得到的一种方法。催化氧化法中最常见的一种方法是Fenton处理法。与其他催化氧化方法相比，Fenton催化氧化法在反应过程中引入了其他物质，产生了中间产物，因此催化剂无法重复使用。光催化氧化法是利用如紫外灯、高压汞灯等类似的光源与催化剂反应产生一系列自由基，这些自由基可以氧化和分解表面活性剂。光催化氧化可用来处理多种有机化合物，且处理效果都较好，但其所使用的催化剂价格昂贵。据研究，在同样的条件下，光催化降解阴离子表面活性剂的速率是最高的，其次是非离子型和阳离子型表面活性剂。多相催化氧化催化剂的原料容易得到，氧化效果也较为彻底，但其缺点是在每次处理过程中所能作用的范围较小。总的来说，光催化氧化法和多相催化氧化法对含表面活性剂的废水都能进行效果较好的处理，最终将各种表面活性剂分解为二氧化碳和水，从而避免了二次污染。

3 总结

众所周知，表面活性剂成分具有一定的毒害性，但它是否会造成癌症和畸形方面还存在一定的质疑，有待科学家的进一步考证。因此，人们在选择和使用这些表面活性剂时，必须要事先从各方面掌握其毒理机制和可能对人体和环境造成的影响及效应，再根据需求进行选择。表面活性剂废水属于高浓度的有机废水，其主要污染物LAS也是一种难降解的有机物质，我们在处理这类废水时，应该用表面活性剂的去除率和在废水中的残留量来判断该处理方法是否有效。根据各种研究结果表明，废水中LAS的去除可以通过将LAS从废水中转移或者分离出来，或者是将LAS转化分解为无毒无害的简单物质，如二氧化碳和水等。因此，我们应该着眼于研究出一种新型高效、低毒性、易于生物降解的绿色表面活性剂，从而降低其对环境和生态系统造成的损害。此外，我们还应研究出各种高效化、资源化、生态化的表面活性剂废水处理技术，以建立高效、经济、清洁、有效的去除废水中各种表面活性剂污染物的新方法。