（市政工程专业论文）UVFenton光催化氧化法处理液晶显示屏清洗废水的研究.pdf

摘要 摘要 高浓度难降解有机废水的处理是水处理工作者面临的难题之一。光催化氧 化作为一种深度氧化技术，具有反应快速、彻底、无二次污染、无选择性、反 应条件温和、操作管理简单方便等诸多优点，在处理废水中有机污染物，尤其 是高浓度、难降解、有毒的有机废水方面具有广阔的产业化前景，近年来成为 国内外的研究热点之一。 本文以液晶显示屏工业清洗剂配制的模拟液晶显示屏清洗废水为研究对 象，系统分析研究了u v f e n t o n 光催化氧化技术处理液晶显示屏清洗废水的影 响因素和处理效果及u v f e n t o n 反应出水的后续处理技术，初步探讨了 u v f e n t o n 技术应用于实际废水处理的可行性。研究表明，不管是模拟废水还是 实际废水均取得了良好的处理效果，采用u v f e n t o n 法处理液晶显示屏清洗废 水是可行的，并取得了以下主要研究结论： ( 1 ) 在本研究条件下，u v f e n t o n 光催化氧化技术对初始c o d c r l 4 6 8 m g l 左右的废水，在过氧化氢( 3 0 ) 投加量2 5 3 m l l 、七水合硫酸亚铁投加量 5 4 3 5 m g l ，废水初始p h 值4 0 条件下，反应2 h ，c o d c r 、t o c 和m b a s 去除 率可分别达到9 3 、8 5 和9 5 左右，出水c o d c r 在1 0 0 m g l 左右，m b a s 浓 度低于1 m l ，达到排放标准。 ( 2 ) 在本研究条件下，u v f e n t o n 光催化氧化技术对初始c o d c r2 5 5 5 2 m g l 、 初始p h 为3 9 7 的实际废水，在双氧水投加量4 3 1 m u l ，七水合硫酸亚铁投加 量3 9 ，不调节废水p h 条件下，反应4 h 后，废水c o d c r 值降至1 4 7 6 m g l ，c o d c r 去除率达到9 4 2 ，取得良好处理效果；但由于实际废水初始c o d c r 浓度较高， 反应完全所需时间增长。 ( 3 ) u v 佰e n t o n 反应中，c o d e r 去除率随反应时间的延长而增大随后趋于平 稳，较低的【h 2 。2 】，【f e 2 1 摩尔条件下，c o d e r 初始去除率明显高于较高摩尔比条 件下，此时c o d c r 去除率在较短时间内接近最大值。 ( 4 ) 本研究条件下七水合硫酸亚铁的最小投加量为5 4 3 5 m g l ，双氧水投加 量为2 5 3 m l l ，增加双氧水投加量有利于有机污染物的降解，但当双氧水投加 量达到一定值后，对有机污染物去除率的促进作用变小。 ( 5 ) 在本实验条件下， h 2 0 2 v e 2 + 1 摩尔比在1 5 ：1 5 ：1 范围内都可获得良好的 处理效果，随双氧水投加量增加，合适的 h 2 0 2 f e ”】摩尔比范围加宽。 摘要 ( 6 ) 初始p h 过低或过高对c o d c r 去除均不利，初始p h 值在3 7 2 范围内 时均可取得良好的处理效果。 ( 7 ) 增加紫外光光强对有机污染物的去除有显著促进作用。 ( 8 ) 加入t i 0 2 能明显提高u 、，, f f z e n t o n 体系的光催化氧化效率，在本实验反 应前期阶段u v t i 0 2 f e n t o n 体系对c o d c r 的去除率明显高于u v f e n t o n 体系， 但反应后期其降解速率低于u v f e n t o n 体系，两种体系的2 h c o d c r 去除效果相 当。 ( 9 ) 随废水初始浓度的增加，2 h c o d c r 去除率呈下降趋势。 ( 1 0 ) 双氧水一次投加对有机污染物的去除效果好于分次投加。 ( 1 1 ) 不同氧化体系降解效率由快到慢次序为：u v f e ”f i - 1 2 0 2 f e 2 - t - 1 2 0 2 u v h 2 0 2 h 2 0 2 u v 。u v f f e n t o n 体系对废水的2 h c o d c r 和2 h t o c 去除率是u v 脚2 0 2 和暗f e n t o n 体系的3 4 倍，说明f e 2 _ 和u v 对过氧化氢的分解存在协同作用， 不是简单的加合。 ( 1 2 ) 将u v f e n t o n 反应出水的p h 值调到7 左右就可满足后续混凝反应对碱 度的要求，继续提高碱度意义不大。 ( 1 3 1 投加混凝剂后自然沉淀2 0 3 0 r n i n 可取得良好的沉降效果，满足处理要 求。 ( 1 4 ) u v f e n t o n 反应出水用p a c 、p a f c 等无机高分子混凝剂和有机高分子 助凝剂p a m 配合投加可取得理想的处理效果，参考投加量p a c 或p a f c 为 10 m g l 左右、p a m 为o 2 0 4 m g l 左右。单独投加p a m 也可取得良好处理效果， 参考投加量为0 4 m g l 左右。 ( 1 5 ) 混凝沉淀后接砂滤处理能进一步降低出水的浊度、色度、c o d c r 及残 余铁离子，但由于u v f e n t o n 出水经合适的混凝沉淀处理后，已能达到良好的 固液分离效果，因此从经济角度考虑本研究范围内废水处理流程中可不设置砂 滤工序。 关键词：u v f e n t o n ，液晶显示屏清洗废水，处理效果，影响因素 i l a b s t r a c t a b s t r a c t t r e a t m e n to fo r g a m cw a s t e w a t e rw i t hh i g hc o n c e n t r a t i o na n dd i f f i c u l tt ob e b i o d e g r a d e di so n eo fp r o b l e m si ne n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nf i e l d a so n eo fa d v a n c e d o x i d a t i o nt e c h n o l o g i e s ，p h o t o c a t a l y s i so x i d a t i o nt e c h n o l o g yh a sm a n ya d v a n t a g e s s u c ha sf a s tr e a c t i o n ，c o m p l e t er e a c t i o n ，w i t h o u tr e p e a t e dp o l l u t i o n ，w a r mr e a c t i o n c o n d i t i o n ，s i m p l ea n dc o n v e n i e n to p e r a t i o n ，e t ca n di th a sa nb r i g h ta p p l i c a t i o nf u t u r e i nt h ef i e l do fo r g a n i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，e s p e c i a l l yo r g a n i cw a s t e w a t e rw i t hh j 【g h c o n c e n t r a t i o na n dd i f f i c u l tt ob eb i o d e g r a d a t e d i nr e a c e n ty e a r s ，p h o t o c a t a l y s i s o x i d a t i o nt e c h n o l o g yh a sb e c o m eo n eo fr e s e a r c hi s s u ed o m e s t i c a l l ya n do v e r s e a s ， s y s t e m a t i ci n v e s t i g a t i o n sa n da n a l y s e so nt h em a i ne f f e c tf a c t o r s ，t r e a t m e n te f f e c t a n df o l l o w i n gt r e a t m e n tt e c h n o l o g yo fr e a c t i o ne f f l u e n to ft h ed e c o m p o s i t i o no f l i q u i dc r y s t a ld i s p l a y ( l c d ) c l e a n i n g w a s t e w a t e r b yu l t r a v i o l e t - f e n t o n ( u v f e n t o n ) o x i d a t i o np r o c e s sw e r ec a r r i e do u ti n t h i st h e s i s i na d d i t i o n ，t h e a p p l i c a t i o nf e a s i b i l i t yo fu v f e n t o nt e c h n o l o g yi np r a c t i c a li n d u s t r yw a s t e w a t e rw a s d i s c u s s e dp r e l i m i n a r i l y t h i sr e s e a r c hr e s u l t sp r o v e dt h a ti tc o u l da c h i e v eg o o d t r e a t m e n te f f e c tf o rb o t ha r t i f i c i a la n da c t u a ll c dc l e a n i n gw a s t e w a t e rb yu v f e n t o n a n di ti sf e a s i b l ef o rl c dc l e a n i n gw a s t e w a t e rt ob et r e a t e db yu v f e n t o n t h em a i n r e s e a r c hr e s u l t sw e r ef c ) l l o w e d ： 1 i nt h i sr e s e a r c h ，a r t i f i c i a ll c dc l e a n i n gw a s t e w a t e rc o u l db ed i s p o s a l e d e f f e c t i v e l yb yu v f e n t o ns y s t e m t y p i c a l l y , a st ot h ew a s t e w a t e rw i t hi n i t i a lc o d e r c o n c e n t r a t i o na r o u n d1 4 6 8 m g l ，u n d e rt h ec o n d i t i o no fa d d i n gh 2 0 22 5 3 0 m l l ， f e s 0 4 7 h 2 05 4 3 5 m g l ，t h ep o w e ro fu l t r a v i o l e tl a m pi n4 5 w ：i n i t i a lp ha t4 0 ，a n d n o m a lt e m p e r a t u r e ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d e r , t o ca n dm b a sc a nb e a c h i e v e dr e s p e c t i v e l ya r o u n d9 3 ，8 5 a n d9 5 a f t e r2h o u r s ，a n dt h e c o n c e n t r a t i o n o fc o d e ra n dm b a sr e s p e c t i v e l yd e c r e a s e dt oa r o u n d1 0 0 m g la n dl m g l ，a n d e f f l u e n tr e a c h e dn a t i o n a lw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d 2 mt h i sr e s e a r c h a c t u a ll c dc l e a n i n gw a s t e w a t e rc o u l db ed i s p o s a l e de f f e c t i v e l y b yu v f e n t o ns y s t e m a sf o rl c dc l e a n i n g w a s t e w a t e rw i t hi n i t i a lc o d e r c o n c e n t r a t i o na r o u n d2 5 5 5 2 m g la n di n i t i a lp h3 9 7 ，w i t ha d d i n gh 2 0 22 5 3 o m u l ， l i a b s t r a c t f e s 0 4 7 h 2 05 4 3 5 m g l ! t h ep o w e ro fu l t r a v i o l e tl a m pi n4 5 彤w i t h o u tc h a n g i n g i n i t i a lp ha n dn o m a lt e m p e r a t u r e ，t h ec o d c rr e m o v a lc o u l d r e a c h9 4 2 ，a n dc o d c r c o n c e n t r a t i o nd e c r e a s e dt o14 7 6 m g la f t e r4h o u r s ，b u ti tt o o kl o n g e rt i m ef o ra c t u a l w a s t e w a t e rt oa b s o l u t e l yr e a c td u et oh i g h e ri n i t i a lc o d e rc o n c e n t r a t i o n 3 i nu v f e n t o nr e a c t i o n ，t h ec o d c rr e m o v a le f f i c i e n c yi n c r e a s e dw i t ht h e p r o l o n g a t i o no f r e a c t i o nt i m ea n dt h e nt e n d e dt ob es t e a d y w i t hl o w e r 【h 2 0 2 f e ” r a t i o ，i n i t i a lc o d c rr e m o v a lw a so b v i o u s l yh i g h e ra n di ns h o r t e rt i m et h ec o d e r r e m o v a lr e a c h e dm a x i m u m 4 u n d e rt h ec o n d i t i o no ft h i sr e s e a r c h ，a p p r o p r i a t ea n d l e a s tf e s 0 4 h 2 0 c o n c e n t r a t i o nw a s5 4 3 5 m g l ，a p p r o p r i a t eh 2 0 2d o s a g ew a s2 5 3 m l lh i g h e r c o n c e n t r a t i o n so fh y d r o g e np e r o x i d ei nr e a c t i o ns o l u t i o nb e n e f i t e dt ot h ed e g r a d a t i o n o f p o l l u t a n t s ，b u to v e r m u c h w a su n f a v o r a b l e 5 u n d e rt h ec o n d i t i o no ft h i sr e s e a r c h ，i tc o u l da c h i e v eg o o dt r e a t m e n te f f e c tw i t h h 2 0 2 f e 2 + r a t i oo f1 5 ：1 5 ：1 ，a n da p p r o p r i a t er a n g eo f h 2 0 2 f e 2 + 】r a t i oe x p a n d e d w i t ht h ei n c r e a s eo fh 2 0 2d o s a g e 6 i n i t i a lp ho fr e a c t i o n s o l u t i o nh a dap r o p e rr a n g e i tw a sa b l et oa c h i e v e f a v o r a b l er e s u l t sw h e ni n i t i a lp hw a sa t3 0 7 2 7 h i g h e ru v - r a d i a t i o ni n t e n s i t ys i g n i f i c a n t l yp r o m o t e dt h eo x i d a t i o ne f f i c i e n c yo f f e n t o n sp r o c e s s 8 a d d i n gt i 0 2i n t ou v f e n t o nc o u l ds i g n i f i c a n t l yi m p r o v eo x i d a t i o ne f f i c i e n c y , a n dt h ec o d c rr e m o v a lo fu v t i 0 2 f e ”s y s t e mw a ss i g n i f i c a n t l yh i 曲e rt h a n u v f e n t o na tt h ep r o p h a s eo fr e a c t i o n , b u tt h e i rf i n a lc o d c rr e m o v a lw a sa l m o s t s 锄e 9 w i t ht h ei n c r e a s eo fi n i t i a lw a s t e r w a t e rc o n c e n t r a t i o n ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo f c o d c rd e c r e a s e da f t e r2h o u r s 10 c o m p a r e dw i t ha d d i n gh 2 0 2w i t hs e v e r a lt i m e s ，t h er e m o v a le f f e c to fo r g a n i c p o l l u t a n t sw i t ho n c ew a s b e t t e r 1 1 r e m o v a le f f e c tl i s to fd i f f e r e n to x i d a t i o ns y s t e mf r o mh i 曲t ol o ww a s ： u v f e 2 + i - 1 2 0 2 f e 2 + h 2 0 2 u v h 2 0 2 h 2 0 2 u v t h ec o d c ra n dt o c r e m o v a la f t e r 2h o u r so fu v ，f e n t o nw a s3 - 4t i m e so ft h a to fu v h 2 0 2a n dd a r kf e n t o n ，a n di t p r o v e d t h a t e f f i c i e n c yf e r r o u si o na n du l t r a v i o l e t h a d s y n e r g i s t i c e f f e c to n d e c o m p o s i t i o no f h 2 0 2 ，w h i c hc o u l ds i g n i f i c a n t l ye n h a n c e o x i d a t i o ne f f i c i e n c y a b s t r a c l 1 2 u n d e rt h ec o n d i t i o no ft h i sr e s e a r c h ，a p p o p r i a t ep ho fe f f l u e n to fu v f e n t o n r e a c t i o nw a sa b o u t7 0a n dh i g c rt e r m i n a lp hw a su n n e c e s s a r y 1 3 i tc o u l da c h i e v es a t i s f a c t o r yr e s u l t sa f t e r2 0 3 0m i n u t en a t u r a ls e d i m e n t a t i o n 1 4 u v f e n t o nr e a c t i o ne 舒u e n tc a r la c h i e v es u c hf a v o r a b l ee f f e c t sa si o w e r e f n u e n t c h r o m aa n dr e s i d u a lf ei o nc o n t e n t r a t i o nb yf l o c c u l a t i o na n ds e d i m e n t a t i o n f l o c c u l a t i o nr e a g e n tc a r lb ep a c p a f ca d d i n gr 啦o ro n l yp a m a n da p p r o p r i a t e d o s a g ew e r e10 m g lp a c p a f ca d d i n g0 2 0 4 r a g & p a mo ro n l y0 4 m g lp a m 1 5 t h eq u a n l i t yo fe f f l u e n tc o u l db ef u r t h e re n h a n c e db yf i l t r a t i o ns u c ha s t u r b i d i t y , c h r o m a c o d c ra n dr e s i d u a lf ei o n b u te f f l u e n to fu v f e n t o nh a da l r e a d y a c h i e v e ds a t i s f a c t o r yr e s u l t sb y a p p r o p r i a t ef i o c c u l a t i o na n ds e d i m e n t a t i o n , s o f i l t r a t i o np r o c e d u r ew a su n n e c e s s a r yi nw a s t e r w a t e rd i s p o s i n gp r o c e s s k e yw o r d s ：u v f e n t o n ，l c dc l e a n i n gw a t e r w a t e r , t r e a t m e n te f f e c t ，i n f l u e n c i n g f a c t o r v 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为屋的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：起席勿 20 0 5 年每月了目 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 年月日年月日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名：趣杨 2 口口多年4 月7 日 第一章液晶显示屏清洗废水的组成特点和处理技术现状 第一章液晶显示屏清洗废水的组成特点和处理技术现状 近年来随着中国的加工制造业能力迅速提高，国外的t f t 液晶、超大规模 集成电路芯片生产线逐步向我国转移。在这些精密制造工业中，清洗工序占有 很重要的地位，生产过程中产生大量高浓度清洗废水，其主要成分是生产中所 使用的电子工业用清洗剂，该类废水属于合成洗涤剂废水中的一类。合成洗涤 剂一般由表面活性剂、洗涤助剂与溶剂等组成，主要成分是各类表面活性剂。 洗涤剂的生产、工业清洗和其在日常生活中的应用所产生的污水对环境的污染 已越来越受到世界各国的重视。在我国环境标准中把它列为第二类污染物质。 合成洗涤剂和表面活性剂是人工合成高分子有机物，属于生物难降解物质， 其生物降解过程很缓慢。水体受表面活性剂污染，会产生大量泡沫，还会消耗 溶解氧，影响水生生物的正常生长生理功能，并且使曝气池中形成稳定的泡沫， 降低悬浮物在沉淀池中的沉降速度，妨碍污水的生物净化，导致污水处理操作 过程发生各种功能上的障碍。水中洗涤剂或表面活性剂( s a 浓度达到 1 2 0 m g l 时，对水生物显示有急性毒作用“3 。表面活性剂很容易进入地下水、 土壤和地表水中，在土壤中能长时间保存且穿透力很大，同时能够降低其它有 毒物质和微生物在土层中的吸附作用，提高解吸作用，从而提高各种有毒物质 和微生物的穿透力，是他们的位特殊协作者。3 。近年来，各地环境保护部门 越来越重视合成洗涤剂废水对环境的影响，并将该种废水的治理列入环境治理 规划。选择一种经济有效的处理合成洗涤剂废水的方法，已成为环保科研的重 要课题之一。 1 1 液晶显示屏清洗废水的组成与特点 液晶显示屏是多学科发展技术的结晶，现已从手表、计算机应用扩展到仪 器仪表、通讯设备、电视电脑等各个领域。在液晶显示屏的生产过程中多次涉 及到清洗工艺，如制备液晶显示屏使用的玻璃基板、镀膜玻璃、液晶盒等，以 除去尘粒、油脂、有机残留物、覆盖层或氧化物质。1 。据估计在液晶显示屏的 整个制备工艺中清洗工艺的工作量占总工作量的3 0 4 0 ，而且随着液晶显示 技术的不断进步清洗工艺正发挥着越来越重要的作用“1 。 液晶显示屏的主要清洗方法是使用合适的清洗剂溶液刷洗或浸泡和配合超 声、加热、抽真空等物理措施，使微粒、油垢、残余液晶等杂质从玻璃表面脱 附( 或称解吸) ，然后用大量的高纯度热、冷去离子水冲洗，从而获得洁净的玻 第一章液晶显示屏清洗废水的组成特点和处理技术现状 璃表面。在清洗工序中产生大量的洗涤废水，该类废水的特点包括： ( 1 ) 液晶显示屏清洗工序采用的是高纯去离子水，清洗前水质很好。废水主 要成分是液晶显示屏工业清洗剂，含有极少量的残余液晶和污垢，废水中几乎 不含s s 。 ( 2 ) 3 2 q 1 ，清洗剂属于有机合成高分子化合物，属于生物难降解物质，且其发 泡性影响生物处理效果。 ( 3 ) 液晶显示屏工业清洗剂组成复杂，一般由表面活性剂、洗涤助剂与溶剂 等组成，主要成分是各类表面活性剂。废水中的主要污染物表面活性剂以分散 和胶体表面吸附两种形式存在，对废水的物化、生化性能有很大的影响。 ( 4 ) 高浓度的烷基苯磺酸钠( l a s ) 等表面活性剂对微生物细胞的活性和增殖 具有一定阻碍作用。 ( 5 ) 废水中常常含有分子量大的表面活性剂，缺少微生物合成细胞质不可缺 少的氮元素，使该类废水的生物降解难度加大。 ( 6 ) 废水中的合成洗涤剂会造成水体起泡、产生毒性，且合成洗涤剂会降低 水体复氧速率和充氧程度，严重时使水体缺氧、腐败、水体自净过程受阻。此 外它还能乳化水体中其它的污染物，增大污染物质浓度，造成间接污染。磷酸 盐含量高时可能导致水体富营养化。 1 2 含合成洗涤剂废水的处理技术 为了解决合成洗涤剂废水的污染问题，国内外相关专家和研究人员己经在 净化措施与处理技术方面作了大量的研究工作，其中主要的处理方法有物理法、 化学法和生物法等。 1 2 1 物理法 物理法主要有混凝、沉淀、过滤、泡沫分离等方法。 ( 1 ) 混凝法 混凝是透过向废水中投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体 和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离去除的过程。对合成 洗涤剂生产废水，混凝沉淀法不仅可以去除废水胶粒和吸附在胶体表面上的 l a s ，而且还可与溶解在水相中的l a s 形成难溶性的沉淀。常用于表面活性剂 废水处理的混凝剂有铁盐、铝盐及其聚合物和各种有机混凝剂。祁梦兰。1 用聚 合硫酸铁作混凝剂，处理c o d c r 在1 0 0 0 m g l 以下的低浓度合成洗涤剂废水， 处理后的出水达到国家排放标准；对c o d c r 在1 0 0 0 m g l 以上的高浓度合成洗 涤剂废水，用聚合硫酸铁混凝处理后，再经中和与泡沫分离法处理，处理后出 第一章液晶显示屏清洗废水的组成特点和处理技术现状 璃表面。在清洗工序中产生大量的洗涤废水，该类废水的特点包括： ( 1 ) 液晶显示屏清洗工序采用的是高纯去离子水，清沈前水质很好。废水主 要成分是液晶显示屏工业清洗剂，含有极少量的残余液晶和污垢，废水中几乎 不含s s 。 ( 2 ) j 二业清洗剂属于有机合成高分子化合物，属于生物难降解物质，且其发 泡性影响生物处理效果。 ( 3 ) 液晶显示屏工业清洗剂组成复杂，一般由表面活性剂、洗涤助剂与溶剂 等组成，主要成分是各类表面活性剂。废水中的主要污染物表面活性剂以分散 和胶体表面吸附两种形式存在，对废水的物化、生化性能有很大的影响。 ( 4 ) 高浓度的烷基苯磺酸钠( l a s ) 等表面活性剂对微生物细胞的活性和增殖 具有一定阻碍作用。 ( 5 ) 废水中常常含有分子量大的表面活性剂，缺少微生物合成细胞质不可缺 少的氮元素，使该类废水的生物降解难度加大。 ( 6 ) 废水中的合成洗涤剂会造成水体起泡、产生毒性，且合成洗涤剂会降低 水体复氧速率和充氧程度，严重时使水体缺氧、腐败、水体自净过程受阻。此 外它还能乳化水体中其它的污染物，增大污染物质浓度，造成间接污染。磷酸 盐含量高时可能导致水体富营养化。 1 2 含合成洗涤剂废水的处理技术 为了解决合成洗涤剂废水的污染问题，国内外相关专家和研究人员己经在 净化措施与处理技术方面作了大量的研究工作，其中主要的处理方法有物理法、 化学法和生物法等。 1 2 1 物理法 物理法主要有混凝、沉淀、过滤、泡沫分离等方法。 ( 1 ) 混凝法 混凝是通过向废水中投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体 和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离去除的过程。对合成 洗涤剂生产废水，混凝沉淀法不仅可以去除废水胶粒和吸附在胶体表面上的 l a s ，而且还可与溶解在水相中的l a s 形成难溶性的沉淀。常用于表面活性剂 废水处理的混凝荆有铁盐、铝盐及其聚合物和各种有机混凝剂。祁梦兰“1 用聚 合硫酸铁作混凝剂，处理c o d c r 在 0 0 0 m g l 以下的低浓度合成洗涤剂废水， 处理后的出水达到国家排放标准：对c o d c 在1 0 0 0 r a g & 以上的高浓度合成洗 涤剂废水，用聚合硫酸铁混凝处理后，再经中和与泡沫分离法处理，处理后出 涤剂废水，用聚合硫酸铁混凝处理后，再经中和与泡沫分离法处理，处理后出 第一章液晶显示屏清洗废水的组成特点和处理技术现状 璃表面。在清洗工序中产生大量的洗涤废水，该类废水的特点包括： ( 1 ) 液晶显示屏清洗工序采用的是高纯去离子水，清洗前水质很好。废水主 要成分是液晶显示屏工业清洗剂，含有极少量的残余液晶和污垢，废水中几乎 不含s s 。 ( 2 ) 3 2 q 1 ，清洗剂属于有机合成高分子化合物，属于生物难降解物质，且其发 泡性影响生物处理效果。 ( 3 ) 液晶显示屏工业清洗剂组成复杂，一般由表面活性剂、洗涤助剂与溶剂 等组成，主要成分是各类表面活性剂。废水中的主要污染物表面活性剂以分散 和胶体表面吸附两种形式存在，对废水的物化、生化性能有很大的影响。 ( 4 ) 高浓度的烷基苯磺酸钠( l a s ) 等表面活性剂对微生物细胞的活性和增殖 具有一定阻碍作用。 ( 5 ) 废水中常常含有分子量大的表面活性剂，缺少微生物合成细胞质不可缺 少的氮元素，使该类废水的生物降解难度加大。 ( 6 ) 废水中的合成洗涤剂会造成水体起泡、产生毒性，且合成洗涤剂会降低 水体复氧速率和充氧程度，严重时使水体缺氧、腐败、水体自净过程受阻。此 外它还能乳化水体中其它的污染物，增大污染物质浓度，造成间接污染。磷酸 盐含量高时可能导致水体富营养化。 1 2 含合成洗涤剂废水的处理技术 为了解决合成洗涤剂废水的污染问题，国内外相关专家和研究人员己经在 净化措施与处理技术方面作了大量的研究工作，其中主要的处理方法有物理法、 化学法和生物法等。 1 2 1 物理法 物理法主要有混凝、沉淀、过滤、泡沫分离等方法。 ( 1 ) 混凝法 混凝是透过向废水中投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体 和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离去除的过程。对合成 洗涤剂生产废水，混凝沉淀法不仅可以去除废水胶粒和吸附在胶体表面上的 l a s ，而且还可与溶解在水相中的l a s 形成难溶性的沉淀。常用于表面活性剂 废水处理的混凝剂有铁盐、铝盐及其聚合物和各种有机混凝剂。祁梦兰。1 用聚 合硫酸铁作混凝剂，处理c o d c r 在1 0 0 0 m g l 以下的低浓度合成洗涤剂废水， 处理后的出水达到国家排放标准；对c o d c r 在1 0 0 0 m g l 以上的高浓度合成洗 涤剂废水，用聚合硫酸铁混凝处理后，再经中和与泡沫分离法处理，处理后出 第一章液晶显示屏清洗废水的组成特点和处理技术现状 水可达到国家排放标准。宋爽”3 等采用混凝法对高浓度合成洗涤剂废水进行预 处理，去除废水中大量的s s 、油脂类物质及表面活性剂，出水c o d c r 去除率 为3 5 一5 6 。梁延周等”1 对洗涤剂废水中的阴离子表面活性剂l a s 采用混凝沉 淀水解酸化接触氧化工艺，实验结果表明l a s 去除率达到5 0 以上，此法可有 效地去除废水中的l a s ，出水稳定并达到排放标准。综上所述，混凝法处理合 成洗涤剂废水效果理想、成本低、易操作，对难于生物降解的l a s 有一定的去 除效果，为后续的废水处理创造了条件。但此方法对溶解性有机污染物去除效 果并不理想，对高浓度有机废水混凝剂耗量大，产生大量化学污泥，并且此方 法仅仅是污染物的转移，并没有真正将污染物质无害化，过程中产生的大量废 渣与污泥如处理不当极易造成二次污染。 ( 2 ) 吸附法 常用的吸附剂有活性炭、高分子吸附树脂、磺化煤、硅藻土、高岭土等。 活性炭处理效果很好，但吸附饱和后处理成本高、再生能耗大、再生后吸附能 力下降，另外对废水的预处理要求较高，因而应用受到限制。天然的粘土矿物 类吸附剂货源充足、价廉、应用较多。使用最早的是硅藻土，常温下硅藻土对 l a s 的饱和吸附量可达1 2 5 m g g ，为了提高吸附容量和吸附速率，对这类吸附 荆研究的重点在于吸附性能、加工条件的改善和表面改性等方面。膨润土也是 一种便宜、很有前途的吸附剂。程里等采用浙江临安的钠基膨润土作为吸附剂 “3 ，处理多种非离子表面活性剂废水，取得良好效果，膨润土对含有极性结构 的非离子表面活性剂有优异的吸附性能，可使废水达标排放。另有报道用硼砂 生产过程中产生的废渣硼泥来处理合成洗涤剂废水。1 ，效果良好。大孔吸附树 脂也可用于处理合成洗涤剂废水，具有选择性好、吸附快、再生容易、稳定性 好等优点，对表面活性剂含量不高，但对出水水质要求高的废水处理有一定的 优势，但该法预处理繁琐、一次性投资大、处理成本较高。 ( 3 ) 泡沫分离法 泡沫分离法是利用表面活性剂本身的起泡、吸附和显著降低液体表面张力 作用的特性来净化废水“。具体过程是向废水中通入带压空气，在水中形成大 量微细气泡，使废水中的表面活性剂吸附于气泡表面，并随气泡上升至水面富 集形成泡沫层，除去泡沫层就可使表面活性剂从废水中浓缩分离出来，从而使 废水中的表面活性剂含量降低。此方法在我国己实现了工业化，运行良好i “， 处理效果取决于物理因素( 装置结构、气泡直径、送气速度、气水比、停留时间、 温度等) 与化学因素( 合成洗涤剂浓度、种类、p h 值、目的物质等) 、分离速度、 浓缩率、处理后的废水中污染物残存浓度等。傅斯贤等“”采用泡沫分离法处理 合成洗涤剂废水，采用微孔管布气，气水比为6 ：1 9 ：1 ，停留时间3 0 - 4 0 r a i n ，泡 沫层厚度0 3 0 4 m ，此时l a s 去除率可达9 0 ，此去除率随气液比、泡沫层高 第一章液晶显示屏清洗废水的组成特点和处理技术现状 度和液体高度比的增大而提高。宋沁等“介绍了应用泡沫分离法处理含l a s 废 水的工程实例，当进水l a s 低于7 0 m g l 时，经处理后的出水l a s 9 0 ，c o d c r 去除率可达8 0 左右。c h e ny a o 等“”研究了用泡沫分离法处理合成洗涤剂废水，发现合成洗涤 剂中的泡沫成份被集中，最优操作条件下合成洗涤剂的去除率达到9 9 以上。 泡沫分离法具有操作简单、耗能低等优点，尤其适用于较低浓度情况下的分离， 但泡沫分离法对合成洗涤剂废水c o d e r 的去除率不高，尤其是对高浓度废水处 理效果更低，因此需要与其它方法联合使用，如泡沫分离一混凝法、泡沫分离 一生物接触氧化法等。对泡沫浓缩经絮凝后生成的滤渣进行有效处理以防止二 次污染，这是泡沫分离法处理表面活性剂废水需妥善解决的问题。 ( 4 、膜分离法 膜分离是以选择性透过膜为分离介质，在膜两侧加上推动力时，原料侧组 分选择性透过膜，从而达到分离或提纯的结果。研究发现，可用压力驱动的分 离膜，如超滤膜、纳滤膜、电渗析膜对表面活性剂废水进行处理，其中超滤膜 和纳滤膜都对表面活性剂废水有很好的处理效果”3 。纳滤膜法适用于表面活性 剂浓度较低情况下，即表面活性剂的浓度小于其临界胶束浓度( c m c ) ，原因 是此时表面活性剂主要以分子和离子形态存在，截止分子量万级的超滤膜孔径 远大于截止分子量百级的纳滤膜，小分子量污染物进入膜的内部，致使孔内发 生堵塞，降低水通量“。当浓度大于c m c 时则宜采用超滤膜技术。对离子型 表面活性剂选用相同电荷膜较好，如处理阴离子表面活性剂l a s 时，使用的膜 应当是带有阴离子或负电性较强的膜材料”1 。非离子表面活性剂可采用超滤 膜处理，其效果要比处理阴离子表面活性剂好，但操作压力不可过高，否则处 理效率将下降，也可采用先加药剂，使之产生混凝沉淀，再用超滤法处理“”1 。 膜分离的关键是寻找高效高渗透膜和提高处理量，并解决好膜污染问题。膜分 离技术应用的难题是其分离浓液如无回收利用价值则需进一步处理，投资和处 理运行成本均较高。随着膜制备技术和性能的改进，膜分离技术与其它技术的 联用将在高浓度难降解有机废水处理中得到更多的应用。 1 2 2 化学法 包括化学氧化法、催化氧化法、电解氧化法及辐射分解法等。 废水中的非离子表面活性剂，可先臭氧化或氯化，以消除结构中对生化处 理不利的因素，再进行生化处理。如有支链的对壬基酚与聚7 , - - 醇组合的醚， 直接用生化法处理c o d c r 去除率为8 一2 5 ，而经臭氧化后再用生化处理 c o d e r 去除率可达到7 0 ”1 。 催化氧化法是对传统化学氧化法的改进与强化。常用的f e n t o n 试剂即为催 4 第一章液晶显示屏清洗废水的组成特点和处理技术现状 化氧化法的一种，属均相氧化法。l i n 等“用f e n l o n 试荆处理洗涤废水的试验 表明，当f e s 0 4 、h 2 0 5 投加量分别为9 0 m g l 、6 0 m g l ，p