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[摘要]采用酸碱中和的方法，分阶段调控热水浴废水的pH值，利用中和反应过程中出现的可逆性“絮凝”现象，经砂滤、活性炭吸附和纳米反渗透膜(RO)过滤单元处理，对乳胶丝工业热水浴废水进行净化初步研究。研究发现：调控废水体pH＞7后，废水体随着pH值的阶段性升高、逐步出现白色“絮凝”状沉淀物，废水体的TDS值与电导率降幅较大；砂滤对废水体TDS值与电导率去除几无影响，活性炭吸附具有一定效果；纳米反渗透膜(RO)过滤后、水体TDS值由1449ppm降至58ppm、去除率96.0%，电导率由1860.5μs·cm-1降至104.1μs·cm-1，去除率94.4%；处理后、热水浴废水的TDS值与电导率两项指标已接近本地区工业自来水对应指标，净化水体有望用作乳胶丝工厂锅炉循环水及热水浴源水。
[关键词]乳胶丝；废水；絮凝；活性炭；纳米反渗透膜
乳胶丝是一种乳胶制品，线型、圆柱状，在中国内地投产及发展已有15年左右；主要用于纺织，家装等领域，是一种轻质、高弹、高强度的弹性体。在乳胶丝制造过程中，生产线配置了四个梯形热水浴池，总长约20余米，用于洗脱上一工序凝固成型的乳胶丝表面残留的凝固剂及其凝固成型时释放的内容物，热水浴工序排放的废水量占乳胶丝工厂日排放废水量的50%~70%，废水排放量较大。这些热水浴排放的废水偏酸性，pH值在4.1~7.0范围，温度45~70℃，水体内容物复杂，TDS值及电导率数值高，但水体总体是清澈透明的，较之其它工序排放进入污水处理站的混合型、黑、臭，粘类型污水易于处理。为此，我们针对这些热水浴废水进行了初步的实验研究，利用氢氧化钠溶液分段调控废水体pH值，采用砂滤净化水体[1-3]，活性炭吸附水体有机质[4-6]，纳米反渗透膜过滤去除无机盐[7]，以期净化回收部分热水浴废水，替代锅炉循环水及热水浴源水、减少乳胶丝工厂源水耗用量、降低废水排放总量、减轻污水处理站运营成本与压力、利于环境保护，进一步改善周围生态环境。
1实验材料与方法
1.1二级基本实验材料与器具。氢氧化钠(NaOH)，分析纯，西陇科学股份有限公司；乙酸(CH3COOH)，分析纯，西陇科学股份有限公司；滤砂，工业级，海南水伊方环境科技有限公司；活性炭(椰壳)，KO6型，海南星光活性炭有限责任公司；纳米反渗透膜，ENSF-1812，海南水伊方环境科技有限公司；磁力搅拌器，IKA-RHB1S25，艾卡(广州)仪器设备有限公司；pH计，FE28，梅特勒托利多仪器(上海)有限公司；电子天平，AL104，梅特勒托利多仪器(上海)有限公司；电导率仪，DDS-307，上海仪电科学仪器股份有限公司；TDS测试仪，RHBasic1，上海仪电科学仪器股份有限公司；玻璃器具，蜀牛，四川蜀玻(集团)有限责任公司；
1.2pH值分段调控试验方法。室温下，采用0.1mol·L-1的氢氧化钠溶液，滴入冷却至室温的2L热水浴废水体中，开动磁力搅拌器，搅拌1min、静置5min、用pH计测试反应后液体的pH值，同时测试液体的电导率及TDS值；测试完毕后，以pH值0.2为间隔区间值、作梯度调控、进行酸碱中和反应，直到水体pH值为9.0，测试每个梯度间隔内的电导率及TDS值；结束试验后，将乙酸滴入反应液，回调pH值至热水浴废水初始值，观察，记录实验数据与结果。
1.3砂滤试验方法。室温下，将一定量的石英砂，分别填入5根直径30mm的玻璃滤柱，填充量为500g、1000g、1500g、2000g、2500g，将调制pH值为8.0的热水浴废水2L，分别滤过石英砂滤柱，测试5组滤液的电导率及TDS值。
1.4活性炭吸附试验方法。室温下，将一定量的粉末活性炭，填入5根直径30mm的玻璃滤柱，填充量为100g、125g、150g、175g、200g，将调制pH值为8.0的热水浴废水2L，分别滤过石英砂滤柱，测试5组滤液的电导率及TDS值。
1.5纳米反渗透膜过滤试验方法。采用ENSF-1812型纳米反渗透膜过滤棒，长23.5cm，封口轮直径4.4cm，中心管径1.7cm。将调制pH值分别为7.6、7.8、8.0、8.2、8.4的热水浴废水2L，进行压滤，分别收集这5个组别的浓水与净化水，测试净化水的电导率及TDS值。
2结果与讨论
2.1pH值分段调控试验结果。由图1可见：在选取的调控范围pH=7.0~9.0，废水体的TDS及电导率变化规律基本相同。都是先上升后断崖式下降，并逐步下降到最低值、而后再次逐步上升，呈现出“一峰一谷”的现象；在试验区间内，测试到废水体TDS值和电导率两项指标的峰值为3007ppm与3717.8μs·cm-1，谷底值1449ppm与1860.5μs·cm-1，变化率48.1%~50.0%；废水体TDS及电导率先上升主要是因为NaOH溶液的加入导致的，而断崖式下降，主要与试验过程中、pH值调控至7.4~7.6时，水体出现的大片“絮凝”状沉淀物有关；在pH值7.6~8.0之间，水体TDS及电导率进一步下降至最低值，可能是沉淀相关的物化反应基本完毕，固液分离完全，溶液内容物减少到最低所致；TDS及电导率在水体pH值8.0~9.0之间逐步上升，可能是沉淀反应完成后，多余的NaOH溶液介入水体所导致；对比废水体的初始TDS值和电导率(2120ppm和3525.4μs·cm-1)，碱性环境下沉淀完全后，废水体的TDS值和电导率两项指标可降低至1449ppm与1860.5μs·cm-1，相关杂质去除率可达31.6%~52.7%；依据测试录得的数据，这种白色沉淀物将为整个净化处理工作带来较大的益处，固液分离后，能较好的减轻其他净化单元的压力，同时、在选取的试验梯度终点，即pH值为9.0时、向水体滴入乙酸、使水体pH值回调至6.0~7.0之间、白色“絮凝”状沉淀物会迅速消失，可见这种沉淀物存在一定的可逆性；后续，我们将对这种沉淀物进行进一步研究。
2.2砂滤试验结果。由图2所示：砂滤前后，水体的TDS及电导率基本没有变化；可见，砂滤对于水体的TDS及电导率改善基本没有效果。这可能是因为水体中的内容物并不为砂滤所拦截或吸附，更不能发生化学反应；但砂滤在试验中能较好的分离水体的“絮凝”状沉淀物，且砂滤过后，水体的亮度(浊度)明显改善；下一步、我们将水体的SS及浊度纳入试验测试指标，以便多角度反应砂滤的功效。
2.3活性炭吸附试验结果。从图3可以看出：随着废水与活性炭接触时间逐渐变长，从柱1到柱5滤出的水体TDS与电导率逐渐有降低的趋势，并在长时间接触后，在选取的试验范围内逐步稳定；可见，活性炭能够去除水体中的一些内溶性杂质，从而降低其TDS及电导率。这些功效可能与活性炭的独特多孔结构有关，这些多孔、高比表面积的特性赋予了活性炭具有一定的吸附性能，但吸附仍然是有限度的，在选定的试验范围内、TDS去除率为5.6%~15.4%，电导率去除率为4.7%~19.0%。
2.4纳米反渗透膜过滤试验。由图4与图5可见，在试验选取的5个水样中，使用纳米反渗透膜过滤前后，滤液的TDS及电导率值均显示出先低后高的规律，且过滤前后，TDS及电导率值变化剧烈；5组水样的TDS去除率在95.6%~96.2%之间，电导率的去除率在95.0%~96.4%之间；可见，反渗透膜对乳胶丝热水浴废水净化效果明显。试验结果表明，当水样的pH值为8.0时，使用纳米反渗透膜过滤水体，滤前TDS值为1449ppm，电导率为1860.5μs·cm-1，滤后TDS值为58ppm，电导率为104.1μs·cm-1；参考本地区工业自来水对应两项指标(如表1)，净化的水体有望用做乳胶丝工厂锅炉冷却水或热水浴源水。3结论(1)实验过程中发现，乳胶丝工业热水浴废水在碱性环境下能产生絮凝状沉淀，这对净化处理这些废水带来便利；(2)在选取的净化试验过滤单元中，TDS及电导率两个指标变化规律基本保持同步，各个净化单元的净化效率相对优劣排序为：纳米反渗透膜＞活性炭吸附＞砂滤；(3)当热水浴废水pH值调控至8.0左右时，RO滤后水体的TDS及电导率两项指标已经接近工厂所在地工业自来水对应指标，净化水体有望用做乳胶丝工厂的锅炉冷却水或热水浴源水。
2.5南海海南岛东北部海区春季水体中油类的单项评价。以国家一类海水水质标准[6]评价，调查海区13个调查断面39个调查站位的水体油类的单项标准指数均小于1，南海海南岛东北部海区春季水体中油类符合国家一类海水水质标准[6]。调查海区近岸海域5个调查断面15个调查站位的水体油类的平均单项标准指数，大于调查海区远岸海域8个调查断面24个调查站位的水体油类的平均单项标准指数，近岸海域与远岸海域的水体油类的平均单项标准指数比较分析见图3。
3讨论
南海海南岛东北部海区2019年春季水体油类含量均符合国家一类海水水质标准，这与中国近海大部分海域2006年至2007年水体油类含量符合国家一类海水水质标准的研究结果一致[7]。南海海南岛东北部海区2019年春季水体油类含量低于广东的海陵湾口(21.25°N-21.40°N，110.40°E-112.00°E)2015年至2016年秋冬季水体油类含量[8]、山东近海(南黄海西岸近海水域)2006年至2007年水体油类含量[9]。南海海南岛东北部海区2019年春季水体油类含量高低相对比较而言，近岸海域高于远岸海域。这与南黄海西岸近海水域夏季水体石油烃浓度近岸高、远岸低的研究结果[9]类似。这可能与陆源的径流、排污、雨水直接入海等有关[9]。另外近岸大量渔船进出渔港码头，渔船漏出的船用柴油以及压舱水的排出，导致近海海域表层海水油类污染[8-9]。
作者:刘磊 符建壮 卢秋余 袁意 宋军军 雷统席 单位:海南经纬乳胶丝有限责任公司 海南师范大学化学与化工学院