1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1、 表面活性剂废水来源、性质及危害

表面活性剂是洗涤剂的主要成分，有”工业味精”之称。随着我国经济迅猛发展，表面活性剂在日常生活、工业生产中被广泛应用。迄今为止，我国表面活性剂中应用最多的是直链烷基苯磺酸钠（LAS），也是一种阴离子表面活性剂，主要用作洗涤剂、发泡剂、乳化剂和润湿剂。表面活性剂生产过程产生的废水具有排放量大、成分复杂且难以降解等特点，直接排放对环境危害极大，可直接或间接地影响水体水质造成水体二次污染。人体直接接触会引起接触性皮炎、免疫力降低等危害^[1,2]。正因如此，探索有效的表面活性剂废水处理方法尤为重要。

2、 表面活性剂废水的主要处理方法

表面活性剂废水的处理方法种类繁多，可根据其处理技术的特点分为物理分离法、化学氧化法和生物降解法等。

2.1 物理分离法

物理分离法主要有泡沫分离、混凝分离、吸附分离、膜分离等，这些处理法是一种基本不会破坏废水中LAS分子结构的处理技术。

2.1.1 泡沫分离法

泡膜分离法利用表面活性剂本身具有的吸附性原理，向废水中通气形成大量泡沫，泡沫表面与废水中的污染物接触并将其吸附带到水体表面，形成富集表面活性剂等污染物的泡沫层，通过刮出泡沫层，达到分离表面活性剂的效果。泡沫分离法因低成本、易操作、设备简单且分离效率较高而在近几十年被广泛应用。

傅斯贤等^[3]在泡沫分离法处理合成洗涤剂废水研究发现，LAS的去除率随着气液比、液位高度和泡沫层高度之比变大而增高，去除率超过90%。宋沁^[4]在之后进行的实验表明，在进水LAS浓度为40~70mg/L时，泡沫分离法处理效果最佳，平均可达90%以上，同时对COD的去除率可达80%左右，但LAS浓度不在此范围时，COD去除率相对较差。

王远明等^[5]采用阻尼分布式结构改善气液间流动状态，气液间传质效率得到提高，使较高浓度（400~500mg/L）LAS处理效果得到提升，可达94%，但此法需较长的停留时间且处理量低，经济上不可行。

总体而言，目前从理论到实践上都说明此法更适合处理低浓度的表面活性剂分离，且对水中COD去除效果较低。

2.1.2 混凝分离法

混凝分离法是通过向废水中投加混凝剂，使表面活性剂同水中其它细小颗粒物、胶体微粒凝结成较大颗粒物后，使废水得到净化处理。混凝剂一般选用价格低廉易得的铁盐（硫酸亚铁、氯化铁）、铝盐（PAC）、及复合混凝剂等，也会适当添加聚丙烯酰胺(PAM)等助凝剂。

申松梅等^[6]以多种常用混凝剂及氢氧化钙和活性炭等合成一种复合混凝剂RX，用以处理表面活性剂废水，在RX用量150mg/L，PAM用量0.5~1mg/L，pH 7~9时，LAS去除率可达95%，COD去除率达80%。相加培等^[7]以聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺(PAM)复合混凝处理表面活性剂废水，LAS和COD去除率可分别达到72%和85% 。

混凝分离处理表面活性剂废水投资小、效果好且目前工艺较为成熟，是常用的预处理高浓度表面活性剂废水的工艺之一。其缺陷是因沉淀产生大量污泥与废渣，不易处理且用药量大，且表面活性剂处理不完全，若与其他工艺联用可达更佳效果。

2.1.3 吸附法

吸附法的基本原理是利用多孔性大比表面积固体吸附剂，通过污染物与吸附剂间的范德华力作用和传质作用，使得表面活性剂分子被吸附在吸附剂表面，从而达到分离效果。吸附剂多用廉价易得的粉煤灰，经过改性后吸附效果更佳。

孙淑波^[8]以HCl和H₂SO₄二比一混合制成改性剂，用以改性粉煤灰。10g改性粉煤灰处理150ml洗涤剂废水，在pH为7，温度50^oC，搅拌40min的条件下，LAS和COD 的去除率分别可达到67%和82%。

吸附法优点是效果稳定、出水水质高、吸附时间短、设备占地面小，但吸附剂难以再生，运行成本高，因此，吸附法不适合用于处理大水量、且污染物浓度高的废水处理。

2.1.4 膜分离法

膜分离是利用滤膜的选择性、高渗透性将溶液中的溶质分离出来的一种处理方法。在膜分离中，超滤技术和纳滤技术可用以处理表面活性剂废水。根据废水中LAS不同的状态选用不同的膜分离技术。废水中LAS主要以胶束状态存在时，以超滤技术处理更好，反之则用纳滤技术处理。

由于膜分离技术处理表面活性剂废水投资高、运行操作复杂，所以在国内多以其与其他工艺联用。孔祥媚^[9]等将膜分离与混凝法联合处理废水中的LAS，去除率达74%~83%。

膜分离法处理废水耗能低、效率高，但滤膜易被堵塞和污染。

2.2 化学氧化法

传统的化学氧化法经过强化与改进后被称之催化氧化法。此法主要包括多相催化氧化、均相催化氧化和光催化氧化。

2.2.1 催化氧化法

均相氧化法即为常用的芬顿试剂氧化，一般的芬顿法存在双氧水利用率低、对污染物矿化度低、后续处理繁琐等发展限制，后来研究出光芬顿法和电芬顿法解决了以上问题，但仍然存在光量子利用率低等缺点^[10]。

丘珊等人^[11]应用芬顿催化氧化工艺进行现场中试实验，在芬顿体系中投用硫酸调节初始pH至3.5，在30%H₂O₂投入量1ml/L的条件下，LAS去除率达85%以上。杨勇^[12]在其研究UV/H₂O₂工艺处理含LAS废水中发现，在其余条件不变的情况下，pH值为3.5时，该处理方式对LAS的去除率达最高。且光照和光强对LAS的降解率在一定范围内成正比。

高建峰^]等^[13采用多相催化氧化降解LAS，以NiO/活性炭做催化剂，辅以双氧水，处理50mg/L的LAS混合液，可降解近80%的LAS 。

当前，我国对催化氧化处法理表面活性剂的研究主要倾向于该法与其他技术的联用，开发经济效益、环境效益更高的催化剂。

2.2.2 微电解法

微电解基本原理即为电化学原理，该法利用废水中较为微弱的电极反应，使污染物发生催化氧化、混凝、置换、吸附等反应，从而达到净水效果。

文善雄等^[14]采用微电解法进行高浓度阴离子表面活性剂废水的处理，通过二元、三元微电解间处理效果和综合应用的比较，得出二元微电解更适合用于预处理高浓度阴离子表面活性剂废水。

目前对微电解法处理表面活性剂的研究仍有欠缺，对微电解的氧化机理不够清晰，还需进一步优化与完善。

2.3 生物降解法

生物降解法处理污染物的基础是微生物利用废水中的表面活性剂作为碳源，进行生命活动。是我国处理表面活性剂废水的主要方法，常见工艺有活性污泥法、厌氧法、生物膜法等。

2.3.1间歇式活性污泥法（SBR）

间歇式活性污泥工艺是目前较为成熟的表面活性剂废水处理工艺，此工艺不设二沉池也不需污泥回流，系统结构更简单、投资和运营费用较低，适合处理中小水量废水。

孙燕^[15]通过对SBR法处理浴池废水的研究，确定了SBR工艺运行的最佳条件：曝气时间3h，溶氧量3mg/L，污泥负荷0.1kgCOD/(kgMLSS#183;d)，在最佳条件下，LAS去除率可达到86.9%。间歇式活性污泥法具有一定的周期性，因此污泥性质更稳定。

2.3.2生物联合工艺

生物降解法常被用与其他工艺联进行废水处理。

范丽华等^[16]采用膜组件与生物反应器相结合的膜生物反应器（MBR）处理表面活性剂废水，并分析了MBR工艺的各个因素对LAS去除率的影响：容积负荷达到0.135 kgLAS/(m³#183;d)一段时间后，LAS的去除率得到提升，但有极限。凝胶层随着运行时间增长对LAS的去除能力增强。该研究显示膜生物反应器对LAS去除有显著效果，稳定去除率98.5%。MBR是一种新型的高效水处理技术，其优点是出水水质佳、实际运行简单。

厌氧法也常用于处理表面活性剂废水，但普通的厌氧工艺处理LAS的能力较弱。纪桂霞等^[17]将厌氧折流板水解酸化反应器（ABR）和上向流曝气生物滤池（UBAF）工艺联合处理表面活性剂废水。两种工艺相互弥补，对废水中LAS和COD去除率分别达到89.7%和96.8%。相较与单独的SBR工艺去除率增加137%（LAS）、114%（COD），较单独的UBAF工艺去除率增加8%(LAS)、3%（COD）。

由此可见，生物降解法与其他处理技术组合处理废水可达到更好的效果。

3 表面活性剂废水处理方法的比较

4 小结

表面活性剂废水处理方法较多，但对于含高浓度表面活性剂的废水来说，单项工艺处理效果一般难以达到排放要求，应考虑多种工艺组合处理。

主要参考文献

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1． 主要研究问题

本课题实际生产企业产生的表面活性剂废水作为研究对象，要求在检测废水的相关水质数据（cod、tn等）的基础上，结合所学的废水处理的相关原理，探索合适的工艺路线，去除该废水中的高浓度las、cod等物质，以提高处理出水的可生化后，再与生活污水等低浓度废水一起进行后续生化处理。

本实验研究要求通过实验研究寻找最佳操作参数，并按照实验探索的最佳工艺条件，设计出该法处理该废水的工艺流程。