表面活性剂对农村分散聚合物驱污水絮凝效果的影响

表面活性剂已成为污水处理的重要絮凝手段。可溶于水，提高注入水的粘度比，降低污水的流度比，大大提高污水的絮凝率。污水中会含有大量吸附在污水界面上的残渣，形成空间屏障，严重制约污水之间的絮凝效果。传统方法在污水表面进行单层和多层吸附时，污水之间的界面张力大大降低，村庄分散聚驱污水乳化现象极为严重。与常规污水分离相比，表面活性剂可以在不改变现有工艺的情况下，通过在污水分离过程中添加絮凝剂来加速污水分离。

目前已有研究人员针对村庄分散聚合物驱污水处理问题开展了相关研究，研究了絮凝剂对污水的处理效果以及影响污水处理效果的因素，如污水的乳化稳定性、污水的稳定性、污水含量的测试等，但现有的研究还不够全面。因此，本文在现有研究的基础上，研究了表面活性剂对村庄分散聚驱污水絮凝效果的影响，以期为实际污水处理工作提供重要的参考价值。

1.实验部分

1.1试剂和仪器

(1)试剂

(1)聚合氯化铝(PAC)，保持碱度在50%~60%范围内；

②聚丙烯酰胺(CPAM)，相对分子量为500×104mg，其中阳离子度为25%；

③聚合氯化铝铁(PACF)；

④聚合硫酸铝(PAS)；

⑤丙烯酰胺；

⑥丙烯酸；

⑦乙二胺四乙酸二钠；

⑧复合捕集剂，实验室配制；

⑨村庄分散聚驱污水中含有表面活性剂模拟污水。

(2)工具

高剪切混合乳化机-XR-A500-70s型；

722型光栅分光光度计；

电子天平——GL 124-1 SCN；

搅拌器。

1.2方法

模拟污水配置

根据表1所示的矿化水化学成分处理污水。

在矿化水的化学成分中加入表面活性剂，乳化水以1200r/min的速度高速剪切。将剪切后的结果放入分液漏斗中，静置5小时，分离出下层隐藏的污水进行实验研究。污水处理时间不会超过2min。

絮凝剂的合成

向一定体积的四口烧瓶中加入配比均匀的混合物，同时加入适量的溶解助剂，搅拌使混合物完全溶解。向混合物中通入一定量的氮气，保证在一定转速下，以0.5mL/min的速度缓慢注入复合捕集剂(K2S2O8-NaHSO3-AIBN)，同时将水温升至50℃，保证反应时间为4-6小时，将得到的胶体提纯，除去未反应的胶体，得到合成产物，在恒温箱中干燥，粉碎备用。

絮凝剂分析

用Bruker-Tensor27傅里叶红外光谱仪分析絮凝剂的红外光谱，波数范围为300~3000cm-1。

1.2.4絮凝剂效果评价

根据《絮凝剂评价方法》行业标准(SYT5796-93)，现场取试块，将污水样品置于60mL比色管中，置于恒温水浴中预热至设定温度。向比色管中加入絮凝剂，用玻璃棒搅拌，使絮凝剂与产出液充分混合，然后将比色管放入恒温水浴中静置，30分钟后观察污水的浊度和污染含量。

(1)生产污水的浊度:将污水置于比色管中，等待2小时，用TUBR550T浊度仪测试污水的浊度。

(2)生产污水含量:用765PC分光光度计测量污水含量，吸收波长为350nm。具体测定过程:用移液管从试管中取20mL水，注入分液漏斗中，加入5ml 15% NaCL溶液破乳，用55mL石油萃取两次，用紫外分光光度计在350nm波长处测定吸光度，然后计算污染含量。

实验方案

(1)获得浓度为0.25%表面活性剂的界面张力值；

(2)通过切割小块岩心测量自吸放电量，然后将岩心浸泡在表面活性剂中，再次测量自吸放电量；

(3)用真空泵将岩心抽成真空状态，保持3小时以上，用手动泵使地层水饱和，记录饱和水量；

(4)饱和铁芯，记录保护污染量，放入50℃恒温箱中8小时；

(5)所有实验溶液均为“水驱95%+0.1PV表面活性剂及后续水驱”:情况1: 0.35%污水磺酸盐和0.7%聚合物溶液；情况2: 0.35%甜菜碱和0.7%聚合物溶液；情况3: 0.35%十二烷基苯磺酸盐和0.7%聚合物溶液。

(6)根据情况进行污水处理实验，保持注入速度为0.3mL/min，每25min记录一次，后续注水含水率保持在99%。

2.实验结果和分析

2.1表面活性剂本身对污水絮凝处理效果的影响

用30mg/L表面活性剂模拟污水，水温保持在55℃。使用了四种絮凝剂，即聚合氯化铝、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝和硫酸铝。用四种絮凝剂对污水进行絮凝。结果如图1所示。

根据图1的分析，以上四种无机絮凝剂用于处理污水时，污水的絮凝效果可以从污水的透过率看出。随着溶剂用量的增加，污水的透光率先增大后减小。当溶剂量为400mg/L时，无机絮凝剂不起积极作用。当溶剂的量增加到1000mg/L时，污水的透光率更大。此时用表面活性剂处理村庄分散聚驱污水效果较好。

(1)聚合硫酸铝:当溶剂量为500mg/L时，污水透光率为55%；当溶剂用量为1000mg/L时，污水透过率达到78%。但当溶剂量超过1000mg/L时，污水的透光率逐渐下降。

(2)硫酸铝:当溶剂用量为500mg/L时，污水透光率低至38%；当溶剂用量为1000mg/L时，污水的透光率达到65%。但当溶剂量超过1000mg/L时，污水的透光率逐渐下降。

(3)聚合氯化铝:当溶剂量为500mg/L时，污水透光率达到60%的低水平；当溶剂用量为1000mg/L时，污水的透过率达到80%。但当溶剂量超过1000mg/L时，污水的透光率逐渐下降。

(4)聚合氯化铝铁:当溶剂用量为500mg/L时，污水透光率低至55%；当溶剂用量为1000mg/L时，污水透过率达到72%。但当溶剂量超过1000mg/L时，污水的透光率逐渐下降。

根据以上数据分析，可以看出硫酸铝对废水处理的效果较差。主要原因是硫酸铝是小分子，分子量低，絮凝能力差，所以与其他聚合无机盐相比，污水处理效果较差。而聚合氯化铝在污水处理后絮凝效果更好，透光率更高，这主要是由于聚合硫酸铝水解成具有吸附功能的氢氧化铝胶体，促进了水中胶体和浊相的融合，产生吸附聚结效应。絮凝剂用量小时，絮凝效果不理想，不能完全去除水中所含的污染物。当絮凝剂的投加量超过最佳投加量时，水中的电荷得不到中和，导致絮凝效果下降。因此，只有絮凝剂的用量较好时污水处理效果才会达到理想状态。

2.2其他因素对污水絮凝处理效果的影响分析

2.2.1絮凝温度对絮凝效果的影响

温度是影响絮凝反应的重要因素。用35mg/L表面活性剂模拟污水，研究了絮凝温度对污水絮凝效果的影响。结果如图2所示。

(1)在30℃下，当投加量达到1000mg/L时，污水透光率达到60%；当投加量达到500mg/L时，污水透光率达到20%。当投加量为500~1000mg/L时，污水透光率逐渐增大，但当投加量超过1000mg/L时，污水透光率逐渐减小。

(2)在35℃的温度下，当投加量达到500mg/L时，污水的透光率达到45%。当投加量达到1000mg/L时，污水透光率达到65%。当投加量为500~1000mg/L时，污水透光率逐渐增大，但当投加量超过1000mg/L时，污水透光率逐渐减小。

(3)在40℃时，当投加量达到500mg/L时，污水透光率达到53%。当投加量达到1000mg/L时，污水透光率达到78%。在500~700mg/L时，污水的透光率逐渐增加到75%。当投加量为700~1000mg/L时，污水透光率缓慢上升，但当投加量超过1000mg/L时，污水透光率不断下降。

根据以上分析，在选定的温度范围内，随着温度的升高，污水的絮凝效果逐渐增强，但当投加量达到一定的极限值时，絮凝剂长大扩散，乳化油粘度增大，絮凝效果变差。

2.2.2浓度对絮凝效果的影响

研究了表面活性剂浓度分别为0、20和100mg/L时，表面活性剂浓度对絮凝效果的影响。结果如图3所示。

(1)在0mg/L时，当投加量增加到1100mg/L时，污水透光率低于80%，其他情况下，污水透光率高于80%；

(2)在20mg/L时，当投加量增加到700~1000mg/L时，污水的透过率高于80%；其他情况下，污水透过率小于80%；

(3)在100mg/L时，无论投加量如何，污水的透光率都低于80%。

根据以上分析，随着污水中表面活性剂浓度的增加，污水的絮凝效果变差。主要是因为表面活性剂会在乳液界面产生吸附膜。当表面活性剂的浓度增加时，吸附膜会变大，相应的阻力也会变大，从而增加污水处理的难度。

2.3结论

(1)含表面活性剂的无机絮凝剂模拟污水的研究表明，污水处理率随用量的变化而变化，得出使用硫酸铝处理污水效果较差的结论。

(2)研究温度和表面活性剂浓度对污水絮凝效果的影响。现在，在选定的温度范围内，污水的絮凝效果随着温度的升高而逐渐增强，当投加量达到一定的极限值时，絮凝效果变差；随着污水中表面活性剂浓度的增加，污水的絮凝效果变差。

3.对比分析

为了验证实验分析法优于传统分析法，有必要对两种方法的分析效果进行比较，结果见表2。表中数值越大，分析效果越好。

当实验次数为9或10次时，传统方法的分析效果为0.43。当实验次数为3或4次时，传统方法的分析效果低至0.38。

当实验次数为1或10次时，实验分析法的分析效果为0.98。当实验次数为5次时，传统方法的分析效果为0.94。

根据以上对比结果，可以看出实验分析方法是有效的，可以广泛应用于污水处理工程中。

4.结论

为了改善传统方法分析效果差的问题，提出了实验分析方法。通过研究可以得出，该方法不受温度和浓度因素的影响，具有良好的分析效果。

这种方法虽然有很好的分析效果，但实验条件有限。因此，在今后的研究过程中，将对不同条件下的实验进行对比分析，进一步说明该方法的实用性。(来源:昆明滇池水集镇污水处理有限公司)

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