泡沫分离法处理洗车废水中LAS的试验研究

［摘要］考察了泡沫分离法去除洗车废水中 LＡS 的效能。单极泡沫分离法对进水 LＡS 小于５５ｍg/L 废水的最高去除率可达９４%。在一定气液比下，进水 LＡS 浓度越高，去除率越高，但气液比超过１２∶１时，LＡS 浓度对去除率影响有限。通过对２～５级泡沫分离法处理洗车废水的试验结果进行比较，证明三级泡沫分离法去除效果最佳。当进水LＡS 为 3０ｍg/L，停留时间２５ｍin，气液比为１２∶１时，LＡS 去除率达到９８．４%，出水达到洗车废水回用标准。

根据小型洗车场洗车废水特点及《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T １８９２０—２００２）的规定，直链烷基苯磺酸钠（LＡS）是处理此类废水主要考虑的污染物之一。目前市场上的洗车废水回用装置主要以膜法、生物法和传统砂过滤法等作为处理工艺，上述方法均有各自的优点，但实际应用时膜法不能有效过滤去除 LＡS，生物法虽能有效降解LＡS，但需要较长的停留时间，使得反应器体积庞大，不便于安置在洗车场附近，而且间歇性的工作性质严重限制了微生物的生长。

针对上述问题，笔者提出采用泡沫分离法处理洗车废水中的 LＡS。泡沫分离技术是根据表面吸附原理，基于溶液中溶质（或颗粒）间表面活性的差异，表面活性强的物质优先吸附于分散相与连续相的界面处，通过鼓泡使溶质选择性地聚集在气-液界面并借助浮力上升至溶液主体上方形成泡沫层，从而达到分离、浓缩溶质或净化液相主体的过程。董红星等已经证实泡沫分离法对 LＡS 有很好的去除效果。除此以外，泡沫分离法还具有装置占地面积小，停留时间短等优势。

采用泡沫分离法处理 LＡS 废水的关键是产生稳定的泡沫，并将形成的泡沫从水体中排出。本实验将考察泡沫分离法的关键因素，包括停留时间、进水LＡS 浓度、气液比、泡沫层高度和分离级数对 LＡS去除效果的影响，为处理洗车废水提供参考。

１试验装置和方法

１．１试验装置

泡沫分离柱由ＰＶＣ制成，呈圆柱形，直径２０ cｍ，高８０ cｍ，底部装有钛板曝气头，孔径１００ μｍ，分别用转子流量计控制进水量和进气量，泡沫分离柱装置见图１。其中泡沫层高度是指泡沫分离柱内水溶液上表面至分离柱上沿距离，泡沫层富集形成后，通过泡沫通道自行溢出至消泡器消泡，残液通过消泡器排出口排出。

１．２试验原水

洗车废水中污染物相对单一，主要是泥砂类物质、清洗汽车时使用的洗涤剂类物质和少量油类物质，属于污染程度较低的废水。表１为深圳市某小型洗车场洗车废水水质和洗车废水回用标准《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T １８９２０—２００２）的相关参数。

１．3 试验方法

本试验利用洗涤剂和自来水配制与实际洗车废水 LＡS 浓度相近的废水作为试验原水。

试验首先通过静态试验对单级泡沫分离法的运行参数进行研究，然后通过动态试验对泡沫分离柱级数进行研究。其中 LＡS 浓度的测定采用《水质阴离子表面活性剂的测定亚甲蓝分光光度法》（GB/T７４９４—１９８７）。

２试验结果与讨论

２．１单级泡沫分离试验

２．１．１停留时间对泡沫分离效果的影响

保持曝气量为 6００ L/ｈ，气液比１3∶１，液面高度6０ cｍ，原水 LＡS 质量浓度为 3０ｍg/L，考察停留时间对泡沫分离效果的影响，结果见图２。

从图２可以看出，随着停留时间的增加，出水LＡS 浓度不断降低，当停留时间为２５ｍin 时，出水LＡS 质量浓度仅为 3．７6 ｍg/L，继续延长停留时间，对 LＡS 的去除无明显效果。分析认为：随着停留时间的增加，气液两相接触愈加充分，从而提高了阴离子洗涤剂 LＡS 与气泡吸附的几率，使得去除率逐渐增加，但是当停留时间达到一定值后，随着水中 LＡS浓度大大降低，水的表面张力随之升高，产生的气泡极不稳定，易在上升过程中破碎，使 LＡS 无法排出泡沫分离柱。

２．１．２进水浓度对 LＡS 去除效果的影响

控制停留时间２５ｍin，气液比１3∶１，液面高度6０ cｍ，考察进水 LＡS 浓度对 LＡS 去除效果的影响，结果见图 3。

从图 3 可以看出，在进水 LＡS 质量浓度较低时（＜５５ｍg/L），出水 LＡS 浓度随进水 LＡS 浓度的增加呈缓慢增加的趋势，LＡS 去除率随进水中 LＡS 浓度的增加而增大。但当进水溶液中 LＡS 的质量浓度超过５５ｍg/L 时，随着进水 LＡS 浓度的增加，出水 LＡS浓度则呈明显升高趋势，LＡS 去除率也随着减少，LＡS 去除效果逐渐降低。分析认为：进水中 LＡS 浓度过低造成泡沫不稳定，会因聚并破碎而形成内倒流，造成出水 LＡS 浓度增加，导致 LＡS 去除率不高；而另一方面过高的 LＡS 进水浓度则使得曝气量相对较低，使得分离效果变差。

由此可知，泡沫分离技术能够更有效地处理低质量浓度的稳定泡沫（小于５５ｍg/L）溶液。根据调研，洗车废水中 LＡS 质量浓度一般小于４０ｍg/L，属于此范围内，泡沫分离技术能有效去除汽车废水中的 LＡS。

２．１．3 气液比对出水 LＡS 的影响

保持液面高度７０ cｍ不变，控制停留时间２５ｍin，通过改变进水 LＡS 浓度和气液比考察出水LＡS 的变化，结果见图４。

从图４可以看到，相同气液比下，进水中 LＡS浓度越高，去除率越多，这与图 3 得到的结论基本一致。改变气液比，当气液比较低时，随着气液比的增加，LＡS 的去除率随之升高；但当气液比超过１２∶１时，随气液比的增加，LＡS 去除率没有明显的变化，分析可能因此时 LＡS 在气-液表面已达到吸附平衡，泡沫分离已无法去除更多的 LＡS。试验中发现气液比越大，泡沫挟带水量越多，不利于循环水的利用。因此，当进水 LＡS 质量浓度低于 3５ｍg/L 时，气液比１２∶１的效果最佳。

２．１．４泡沫层高度对出水 LＡS 和水量损失的影响

控制停留时间２５ｍin，气液比１3∶１，试验过程从开始曝气到产生的泡沫不能从泡沫分离柱上端自动排出为止，进气量保持一定为９００ L/ｈ，考察泡沫层高度对出水 LＡS 和水量损失的影响，结果见图５。

从图５可以看到，当进水 LＡS 浓度一定时，随着泡沫层高度的增加，出水 LＡS 浓度呈上升趋势。由图５还可知，水量损失率不仅和泡沫层高度有关，与进水 LＡS 浓度也有很大关系。当进水 LＡS 质量浓度分别为５、１５、２５ｍg/L 时，平均水量损失率为０．８%、８．４%、１５．０%，即水量损失率与进水 LＡS 浓度成正比关系。

缩短泡沫层高度虽然有助于 LＡS 的去除，然而泡沫层过短会导致泡沫携带的水量增加，从而使水量损失增大。因此，在多级泡沫分离试验中，应根据需要选择适合的泡沫层高度。

２．２多级泡沫分离试验

在实际应用中单级泡沫分离法出水 LＡS 无法达到洗车废水回用标准，所以采用多级泡沫分离法以强化处理效果。

进水量１７3 L/ｈ保持不变，进水 LＡS 质量浓度为 3０ｍg/L，通过动态试验研究不同级数泡沫分离法去除效果。运行参数见表２，试验结果见图 6。

随着进水量的持续，首先上层泡沫逐渐富集，厚度增加，到一定程度后通过泡沫通道溢至消泡器消泡，随后状态稳定，不断有泡沫溢至消泡器。随着泡沫分离柱级数的增加，泡沫层厚度减少，一方面是因为高级数泡沫分离柱水中 LＡS 减少，水的表面张力随之升高，产生的气泡极不稳定，易在上升过程中破碎，泡沫层厚度随之减少，另一方面是高级数分离柱气液比较低级数的少。从图 6 可以看出，三级泡沫分离法的最终出水要优于其他级数，去除率达到９８．４%。二级泡沫分离法由于停留时间较短，气液接触不充分，导致处理效果不佳。四级和五级泡沫分离法虽然停留时间较长，但因为分离级数过多，导致均分到每个泡沫分离柱的停留时间和曝气量都相对减少，在一定程度上影响了气液吸附效果，导致对 LＡS的去除效果相比三级泡沫分离法不升反降。

3 结论

泡沫分离法对 LＡS 有非常显著的去除效果，当进水 LＡS 质量浓度为 3０ｍg/L 时，最佳停留时间２５ｍin。单极泡沫分离法对质量浓度低于５５ｍg/L 的LＡS 溶液有很好的去除效果，去除率最高达到９４%。在一定气液比下，进水中 LＡS 浓度越高，去除率越多，但当气液比超过１２∶１时，进水 LＡS 浓度对去除率影响有限。通过对２～５级泡沫分离法处理洗车废水的试验结果进行比较，证明三级泡沫分离法去除效果最佳。当进水 LＡS 质量浓度为 3０ｍg/L，停留时间２５ｍin，气液比为１２∶１时，去除率达到９８．４%，出水LＡS 质量浓度０．４９ｍg/L，达到洗车废水回用标准。

泡沫分离法是一种高效的去除 LＡS 的方法，对于产生的大量泡沫，将其浓缩液直排入化粪池中，避免了泡沫四散造成二次污染。此外，由于泡沫分离法主要针对处理 LＡS，对其他污染指标（ＣOD、SS）处理效果不佳，故泡沫分离法需与混凝沉淀等工艺联合处理洗车水。

李磊１，贾镇１，张艳２，张苗１转工业水处理