摘要：洗浴廢水是一類水量大、污染程度輕的生活污水，便于實現處理及回用。對洗浴廢水的處理確定了混凝，石英砂、無煙煤過濾，臭氧氧化和活性炭吸附的工藝流程。通過實驗分別確定了適用的混凝劑，優化的投加量、混凝時間、攪拌速度、曝氣量、曝氣時間等工藝參數，研究了pH值和曝氣時間對臭氧化處理的影響和不同量的活性炭對廢水COD的去除效果并對其原因作了適當地分析。實驗證明，對COD在80～200mg/L之間的洗浴廢水，經本工藝處理后，其COD值降至10mg/L以下，且水質符合細菌學指標，可以回用。
關鍵詞：洗浴廢水；混凝；過濾；臭氧化；活性炭吸附
1 原水水質情況及成份分析
實驗用廢水取自浙江工業大學夢溪村浴室。以下抽取5次水樣分析結果，匯表1。
表 1 原水水質情況
通過對原水水質的長期監測可知，洗浴廢水中CODcr為70～150mg/L，pH為6.0～7.5。廢水呈淺乳白色，水中有較多懸浮物，并有較濃的香皂味。其成分為香皂、洗發水等淋浴用合成洗滌劑；角質、蛋白等人體代謝產生的有機物；毛發；少量尿液；汗液等無機鹽；泥沙等少量沉淀物。
值得注意的是，浴室出口的廢水水溫一般在30℃～45℃之間，這與我們實驗時的廢水水溫(20℃左右)有一定差異。實驗時不考慮由此引起的誤差。
2 試驗流程及裝置
我們在取得的樣水中投入一定量的混凝劑，經過一定時間的攪拌和靜置后，取上清液，使其通過裝石英砂和無煙煤管子過濾，再經過一定時間的臭氧暴氣，然后再經過活性炭吸附后出水。具體流程圖1
3 結果與分析
3.1 混凝試驗研究
洗浴廢水的濁度較高，投加合適的絮凝劑混凝過濾后，可以大大降低原水的濁度和COD。臭氧作為一種深度處理技術，在COD越低的情況下，需要的臭氧量越少，其效果越好。因此，混凝過濾作為臭氧化的預處理，對于臭氧化的好壞及臭氧的投加量多少都有非常重要的影響。試驗發現，當PAM的投量0～1mg/L、PAC的投量40～80mg/L混凝效果佳，COD平均去處率達到60%以上。
影響混凝效果的因素是很多的，但容易控制和監測的是pH值。聚合氯化鋁作為絮凝劑處理富含LAS的廢水時，其合適pH值在7～10之間，而洗浴廢水原水的pH值就在6.0～7.5之間，同時考慮到工業化的成本，因此沒有調整廢水的pH值。
3.2 砂濾試驗的研究
砂濾管經過廢水的長期過濾，會影響過濾的速度和水量，因此在經過一定的時間后，砂濾管必須經過反沖。
我們在實驗中運用的砂濾管直徑為45mm，上層為無煙煤，高度為120mm；中層為石英砂，高度為100mm；下層為大顆粒砂，高度為80mm(此層基本不對過濾起作用，起擋板作用)。初始測定，過濾的水流流速為1。18L/min，經過50升廢水的過濾后，水流流速為0.625L/min，此速度影響砂濾管的使用效率，所以必須反沖，即190cm3的無煙煤和159cm3的石英砂可過濾50000cm3廢水。反沖時，砂濾管水位高為190mm，反沖水強度為2.5L/min。
3.3 臭氧氧化處理的試驗研究
進行臭氧化實驗，首要的一點是要對實驗所用的臭氧發生器的性能有相當了解。本臭氧發生器以純氧為氣源，通過高壓放電，使氧氣分子電離為氧原子，一部分氧原子通過碰撞形成臭氧分子。
相同的水量下，氣量越大，CODcr的去除效果也越好。但是由于考慮到處理成本，我們不可能無限制地加大臭氧曝氣氣量，對于是1000mm的水高(約有廢水1600ml)，氣量在200ml/min就可以有效地去除廢水中的有機物，降低CODcr。故選擇200mL/min作為合理曝氣量。
3.3.1 不同曝氣時間即臭氧接觸時間對處理效果的影響
由上圖可以看出，曝氣時間越長，CODcr的去除率越高。但實驗發現時間過長COD的去除率并沒有明顯提高，甚至發現隨著曝氣時間的增大，炭濾后的COD值反而增大。這是因為臭氧對水中的有機物氧化有一定的選擇性，許多反應很快，而有些反應很慢，甚至很難發生。在接觸時間達到一定程度時，一些容易氧化的物質已基本完成反應。接觸更長的時間，當然會有部分物質繼續被氧化，但是緩慢的，抑或不徹底的。臭氧曝氣時間過長時，有可能是臭氧將大分子有機物氧化為極細的小分子有機物在炭濾時發生泄漏現象。曝氣時間過長還具有一定的缺點:時間越長純氧的消耗和電耗越多；時間越長則單位時間的廢水處理越少?？紤]各方面的因素，我們取曝氣時間為15～20min。
3.3.2 pH值對臭氧氧化處理效果的影響
3.3.3 臭氧對LAS和大腸菌群的去除效果
表2 臭氧對LAS和大腸菌群的去除效果
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項目
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原水
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砂慮
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曝氣
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活性炭
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LAS(mg/L)
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0.53
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0.45
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0.025
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0.025
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大腸菌群(個/L)
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>24000
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>3300
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<20
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<20
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由此可見，臭氧氧化對LAS和大腸菌群具有很好的去除效果。
以上我們分別討論了氣量!曝氣時間!pH值對臭氧化處理的影響，分別得到了上述條件的優化值。
對于1600mL的廢水，合理的曝氣量為200L/min，曝氣時間為15～20min。是否調節原水的pH值可視出水的COD值而定，如要調節其pH值應控制在9～11之內。實驗中發現在曝氣過程中，有大量的肥皂泡沫產生，到曝氣結束基本上沒有再產生肥皂泡沫，靜止一段時間當水中的臭氧基本上去除后，曝氣后的水基本上沒有香精味，曝氣對LAS和大腸菌群的去除是很有效的。
經臭氧曝氣后的水的COD值往往大于10mg/L，而且當原水的COD較高時曝氣后的水的COD更大。為了能達到洗浴廢水的回用標準，因此必須對臭氧曝氣后的水進行進一步處理。鑒于活性炭的優良吸附性能，我們采用活性炭過濾作為后處理。一方面降低水樣的COD以達到回用標準；另一方面用以對原水的除臭。
3.4.1 不同水質炭濾后的處理效果
針對不同COD值的曝氣后樣，活性炭都有很好的處理效果，以下是一組不同進水COD值的水樣經活性炭吸附后出水的COD值，結果如下：
表3 不同COD值進水經炭濾后的結果比較
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進水COD(mg/L)
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14.168
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16.128
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15.288
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13.832
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炭濾后COD(mg/L)
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6.048
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8.048
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7.144
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7.904
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去除率COD(mg/L)
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57.31
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50.10
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53.27
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62.86
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由以上實驗得出對于曝氣后COD值大于10mg/L的進水，經炭濾后其COD值都可達到10mg/L以下，其去除率達到50%左右。而且炭濾后的出水已基本無色無味。
3.4.2 活性炭靜態吸附實驗結果
為了確定一定量水中的活性炭投加量，我們在250毫升容量瓶中裝入100毫升廢水，在大容量雙層全溫度恒溫培養搖床中震蕩兩小時，工作條件為:T=29.5e，V=250rpm后測COD見圖7。
實驗表明，在100毫升原水中加入1.0克活性炭時，廢水COD下降達到飽和，再加入活性炭對廢水的COD不起去除作用。
活性炭對洗浴廢水達到回用標準具有很好的效果，尤其對需要將COD值降到小于10mg/L的回用水，不僅能使它們的COD值達到回用的標準，而且能除掉回用水的臭味。因此活性炭是能應用于對回用水COD值有較高要求的較好的試劑。
3.5 連續試驗結果
在臭氧曝氣管內，通過控制砂濾管出水量和曝氣管出水量，維持高度約為100cm左右的砂濾水，流量為1.18L/min。用200ml/min的臭氧流量對廢水進行曝氣后測定COD，結果顯示，當曝氣管在半開的情況下，廢水在曝氣管內的停留時間為1.36min時，COD的去除效果較好。故采用臭氧流量為200ml/min，曝氣管出水流速1.18L/min。出水水質情況見下表4。
表4 出水水質
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項目
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濁度
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pH
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NH3-N(mg/L)
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NO3-N(mg/L)
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數值
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2～3
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6.0～8.0
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2
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0.2
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項目
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BOD5(mg/L)
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COD(mg/L)
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SS(mg/L)
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LAS(mg/L)
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數值
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10
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50
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2
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1
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4 結論
實驗證明，該工藝流程簡單，操作方便，占地面積小，對COD在80～200mg/L之間的洗浴廢水有較好的處理效果，處理后水質澄清，COD在10mg/L以下，基本達到洗浴用水的水質要求，但也存在水力負荷小，操作不穩定等缺點?，F對各操作總結如下：
(1) 洗浴廢水經混凝過濾處理后，濁度基本去除，水質澄清，COD的卻除率也達到70%以上。因此，對洗浴廢水，混凝過濾是一種良好的預處理方法。
(2) 臭氧化是一種深度水處理方法，既能降低COD，又可以殺菌消毒，去除LAS。通過實驗確定，對于1600mL的廢水(水柱高為1000cm)，合理的曝氣量為200mL/min，曝氣時間為15～20min。此外，原水的pH值對COD的去除效果也有較大的影響，將原水調至微堿性(pH=9～11)，即可使出水的COD降至5mg/L以下。實驗還發現，盡管溫度升高使臭氧在水中的溶解度下降，但由于臭氧化過程是一吸熱反應，在一定水溫范圍內，COD的去除效率反而升高。
(3) 活性炭對洗浴廢水達到回用標準具有很好的效果，尤其對需要將COD值降至小于10mg/L的回用水，不僅能使它們的COD值達到回用的標準，而且能除掉回用水的臭味。因此活性炭是能應用于對回用水COD值有較高要求的較好的試劑。
王曉云，付愛民王勁松．河北建筑工程學院學報，2004.3，22[1]
