化学复合混凝法预处理切削废水的研究
随着机械加工行业的日益发展，具有冷却、润滑、清洗、防锈等功能的切削液被广泛使用，而由此产生的大量切削液废水的排放和污染问题也逐年严重。早在1998年，我国就颁发了[1998]089号文件，将切削液废水列为乳化废水的一种，属于危险废物，对人和环境危害极大，必须经过严格处理后方可排放。但切削废水成分复杂、浓度高、降解难度大、配方保密，给废水处理带来很大困难，因此在深度处理前需先通过破乳进行预处理，以减轻后续深度处理的负荷。
预处理方法通常有酸沉淀、盐析、化学混凝等。酸沉淀法所用的试剂一般为强酸，也可用废酸液代替纯酸试剂。李义久等用浓硫酸对乳化废水进行酸化破乳，COD去除率可达75.2%，但强酸会腐蚀设备，易对人造成危害。盐析法是向废水中加入一定浓度的无机盐，破坏油滴的水化膜，但加入的盐析试剂量较大时，价格昂贵，而且会带来大量的污泥沉淀，给后续处理带来麻烦。化学混凝沉淀法具有工程投资少、工艺简单、处理效果好等优点，在废水处理领域得到广泛的应用。处理过程中，由于仅使用一种絮凝剂，投加量大、效果差、沉降时间长，所以将无机絮凝剂与有机絮凝剂相互配合使用，结合两者的优点，不仅可以克服无机絮凝剂沉降速度慢、吸附架桥能力弱、投加量大的缺点，而且在提高废水处理效率的同时，还可以降低处理成本，达到1+1>2的效果。
本文对切削液废水进行化学复合混凝预处理，通过对比试验，选取聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铝铁（PAFC）、聚合硅酸铝铁（PFASS）4种絮凝剂，与助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）配合处理切削液废水，筛选出最佳絮凝剂，探究复合混凝的优势。通过正交试验、单因素试验，对复合混凝试验影响因素进行优先排序分析，考察去除效果，探究混凝机理，确定最佳絮凝条件下经济有效的组合工艺参数，为切削液废水预处理领域方法的选择和实际应用提供参考和借鉴。
1 实验
1.1实验水样：本次实验所选用的切削液废水为深圳某精密机械加工公司实际切削废水，废水初始COD约为3×104mg/L，pH值约为7.7，并伴有难闻的刺激性气味，废水呈灰白色，呈稳定的乳化状态，是近年来金属加工行业普遍存在的高浓度机械加工切削液废水。
1.2 实验试剂与仪器：实验试剂：聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝铁（PAFC）、聚合硅酸铝铁（PFASS）；聚丙烯酰胺（PAM），均为工业级；氢氧化钠、盐酸均为分析纯。实验仪器：TW-连续自动水质检测系统，北京浦西通用有限公司；pH 730台式精密pH测定仪，WTW，德国；ZR4-6混凝六联搅拌器，深圳市中润水业技术开发有限公司；电子精密天平，赛多利斯科学仪器有限公司；磁力搅拌器，IKA，德国；DF-101S集热式磁力加热搅拌器，江苏晨阳电子仪器厂。
1.3实验方法：取1L切削液废水于烧杯中，在pH值、温度、搅拌强度、PAM投加量相同的条件下，分别加入等量的混凝剂PAC、PFS、PAFC、PFASS，筛选出最佳混凝剂；调整混凝剂投加量、pH值、温度、搅拌强度进行正交实验；在此基础上得出影响切削液废水降解效果的主次因素，并优化主要因素的投加量；探讨复合混凝对切削废水的处理效果；在上述最优条件下进行实验，考察COD去除效果。
2 结果与讨论
2.1最佳混凝剂的确定：在其他影响因素及实验条件相同的情况下，分别加入2.5g/L、5g/L两种不同投加量的聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硅酸铝铁，并加入适量的PAM进行实验，观察实验现象，并测定上清液的COD值。
图1为四种混凝剂分别添加2.5g/L和5g/L时的破乳效果比较。
总体来说混凝剂投加量5g/L的破乳效果要好于2.5g/L的。四种混凝剂对比，聚合氯化铝对切削液废水的破乳效果最好，絮体细密，分层明显，透光性好，上清液清澈；聚合氯化铝铁和聚合硅酸铝铁投加量为2.5g/L时破乳效果较差，上层液浑浊。随着投加量的增加，破乳效果逐渐好转，而聚合硫酸铁的破乳效果始终不理想。
对经混凝剂破乳后产生的上清液进行COD测试，结果如图2所示。
从图2可以看出，4种混凝剂对切削液废水COD均有一定的去除效果，聚合氯化铝和聚合硅酸铝铁对切削液废水COD的去除效果明显优于聚合硫酸铁和聚合氯化铝铁。加入聚合氯化铝后矾花较大，絮凝体生成速度快，静态沉淀后上层为清澈的黄色液体。且与聚合硅酸铝铁相比，其投加量少就能达到良好的破乳效果，节省药剂用量，因此选择聚合氯化铝作为混凝剂。
2.2正交实验设计：选取混凝剂PAC投加量(A)、水样pH(B)、温度(C)、搅拌强度(D)作为正交实验的因素，以COD降解率为实验评价标准，选取3水平4因素的L16(34)正交实验。根据表2分析可得最佳优化组合为：，即PAC投加量为3.0g/L，pH为7.5，温度为50℃，搅拌速度为快250r/min慢50r/min，此时去除率可达94.2%以上。并得出结论：影响混凝效果的各因素的优先顺序为：pH>混凝剂投加量>搅拌速度>温度。其中pH对实验结果影响最大，准确控制pH对于COD的去除至关重要；其次为混凝剂PAC投加量；温度和搅拌速度影响不大。在正交试验的基础上，对影响混凝效果的因素进一步优化并进行探讨。