CN102211827A

CN102211827A - 一种从土壤洗涤液中回收表面活性剂的方法

Info

Publication number: CN102211827A
Application number: CN201110109507.7A
Authority: CN
Inventors: 陈家军; 刘剑飞; 史震天; 王浩
Original assignee: Beijing Normal University
Current assignee: Beijing Normal University
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: CN102211827B

Abstract

本发明涉及一种从土壤洗涤液中回收表面活性剂的方法。该方法包括以下步骤：1)将土壤洗涤液静置，所述土壤洗涤液是含表面活性剂的清洗液洗涤土壤后的回收废液；2)将静置后的土壤洗涤液与絮凝剂混匀，形成沉淀后，静置，去除静置后的污泥，得到溶液A；3)溶液A用活性炭过滤，得到的滤液即为含有表面活性剂的溶液。本方法占地面积少，操作简单，系统运行时间短，分离表面活性剂和多环芳烃效果好，回收效率高，回收后的洗涤液可以重新用于土壤洗涤。

Description

一种从土壤洗涤液中回收表面活性剂的方法

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体地为对土壤洗涤液进行处理并回收表面活性剂的方法。

背景技术

在大规模的城市化进程中，出现了数以万计的化工、冶金、钢铁等行业的企业搬迁而遗留的场地，另一方面，我国直接受油田区污染的土壤面积约有480万hm²，含油量超过环境背景值的1000倍。上述所述场所土壤中普遍含有较高的多环芳烃，由于多环芳烃的水溶性极差，土壤基质中的多环芳烃成为地下水的长期污染源。这些严重的土壤污染及地下水污染给环境及公众健康带来极大的风险，因此在对这些场地进行重新利用之前，必须对污染土壤进行修复。

土壤洗涤是修复多环芳烃污染土壤的有效方法之一，通常需要加入表面活性剂等添加剂来增强多环芳烃的去除效果，表面活性剂的加入可以降低土壤中多环芳烃的界面张力，增加多环芳烃的水溶解度和生物有效性，同时降低土壤颗粒中孔隙水的表面张力，促进土壤吸附态多环芳烃的流动，从而改善土壤洗涤和生物修复的效率。

在土壤淋洗时，选择合适的表面活性剂至关重要。在初选时阴离子和非离子两类表面活性剂都要有，而且其浓度范围要涵盖临界胶束以下和以上(0.25～10(20)CMC)。筛选的原则包括清洗效率高、吸附或沉淀损失小、环境友好、易回收等。就表面活性剂的生物毒性来讲，阳离子表面活性剂＞阴离子表面活性剂＞非离子表面活性剂，而且阳离子表面活性剂在土壤表面的吸附太强，不适合用于土壤淋洗系统，目前研究较多的为阴离子和非离子表面活性剂。非离子表面活性剂由于CMC值低，比离子型表面活性剂增溶能力强。因此，目前土壤修复，特别是原位修复首选非离子表面活性剂。而目前应用较为广泛的是TX100(异丁基酚聚氧乙烯(10)醚)。

尽管表面活性剂的加入大大提高了多环芳烃污染土壤的修复效果，但表面活性剂的支出可能会达到总运行费用的50％。因此，从洗涤废液中分离出有机污染物并回收表面活性剂，不仅可以重复利用表面活性剂，还可以减轻污水处理的负担，进一步提高经济性。

目前对有机污染物-表面活性剂分离技术的研究逐渐增多，例如气提法、真空气提法、渗透汽化、溶剂萃取法、离子交换法、反胶团萃取、吸附、沉淀、超滤和臭氧分解等，但这些方法应用于实际工程的非常有限。

中国专利申请号200810066665.7、名称为“回收废水中阴离子表面活性剂的方法”，该发明回收表面活性剂的方法是通过将废水中的阴离子表面活性剂与氯化钙反应生成十二烷基苯磺酸钠，后者可以用于农药乳化剂中的表面活性剂，以回收再利用。但是剩余的废液中还含有多环芳烃等物质，不能充分的分离出来，液体的存放和丢弃也将会带来不必要的麻烦。

因此，需要提供一种从土壤洗涤液中去除多环芳烃、回收表面活性剂的方法。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种从成份复杂的、含土率高的、含有大量表面活性剂和多环芳烃的特定的土壤洗涤液中回收表面活性剂的方法。

本发明提供的一种从土壤洗涤液中回收表面活性剂的方法，包括以下步骤：

1)将土壤洗涤液静置，所述土壤洗涤液是含表面活性剂的清洗液洗涤土壤后的回收废液；

2)将静置后的土壤洗涤液与絮凝剂混匀，形成沉淀后，静置，去除静置后的污泥，得到溶液A；

3)溶液A用活性炭过滤，得到的滤液即为含有表面活性剂的溶液。

具体的，本发明包括如下步骤：

1)将土壤洗涤液静置，所述土壤洗涤液是含表面活性剂的清洗液洗涤土壤后的回收废液，待水质水量稳定，表现为水面平稳，无波纹即可；

2)将静置后的土壤洗涤液与占土壤洗涤液体积的0.01-10％的絮凝剂混匀，形成絮状沉淀，静置4-8小时，去除污泥，得到溶液A；

3)将溶液A用12-40目的活性炭过滤，其中溶液A通过活性炭时的速度为12-24m/h，并保持活性炭的浓度为3-5g/l，得到的滤液即为含有表面活性剂的溶液。

在上述回收方法中：

所述絮凝剂为聚丙烯酰胺(polyacrylamide，PAM)，优选为阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、聚合硫酸氯化铁铝(PAFCS)或聚合铝(PAC)中的一种或两种。

所述絮凝剂的用量优选为占土壤洗涤液体积的0.5-5％；

为了进一步理解本发明，发明人对上述步骤进行分解说明，但不应该构成对本发明的限制：

步骤1)土壤洗涤液放置目的在于调节其水质和水量，由于土壤洗涤出水的水质和水量不够均衡，时大时小，这样的水进入后续水处理设备时会影响处理效率。因此要使土壤洗涤液静置一段时间(大约为12-24小时)，水质水量稳定，表现在水面平稳，无波纹后，污染物浓度比较均匀，进入后续处理设计的水量也比较稳定。

步骤2)中在污水中投加絮凝剂，使混凝剂与沉淀后的液体充分接触混匀，土壤洗涤液中的大颗粒物质与絮凝剂结合，形成絮粒物，便于固体和液体分开；

步骤3)中：

分离出来的污泥可以进一步浓缩，减小污泥体积，该污泥不是正常土壤，其含水量仍然很高且有机成分高，需要进行堆肥或压榨处理，这不属于本工艺范围；

分离出的废液经过活性炭过滤的目的在于最终分离出多环芳烃和表面活性剂，分离出的溶液中含有大量的表面活性剂。

本发明提供的回收土壤洗涤液中表面活性剂的方法，具有以下优点：

1)利用活性炭优越的吸附性能：

其原理在于多环芳烃与大部分表面活性剂均有较强的憎水性，在活性炭与水间的分配系数中，多环芳烃比大部分表面活性剂高，因此，多环芳烃易被活性炭吸附；

此外，活性炭内部有众多尺寸的空隙，通过实验测试不同目数的分离效果，认为本申请的活性炭的条件即活性炭目数选取为12-40目，分离效果最好，多环芳烃的平均去除率为80.2％，表面活性剂的平均回收率为91.5％。

另外，活性炭吸附多环芳烃后，检测过滤后的溶液，当该溶液中表面活性剂的回收率低于85％或者多环芳烃的去除率低于75％时，就需要更换活性炭。

2)本发明工艺简单，考虑到实际洗涤液水量不是很大，且处理的水用于洗涤土壤用，不需要考虑常规污染参数；

3)在实际工程中系统运行时间短，分离表面活性剂和多环芳烃效果好，回收效率高，回收后的洗涤液可以重新应用于土壤洗涤。这样一方面减少了污水排放，减轻了污水处理厂处理负荷，另一方面又节约了新水的注入，降低了处理成本。对治理土壤污染，节约水资源提供了良好的基础。

4)本处理后的废水继续用于土壤洗涤，因此不需要检测常规的BOD(生化需氧量)、COD(化学需氧量)等水质指标。

附图说明

图1：从土壤洗涤液中回收表面活性剂的流程图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

土壤来源：储煤场、炼焦、焦油、煤气精制场所等的土壤；

TX100是异丁基酚聚氧乙烯(10)醚；

另外，目前尚没有表面活性剂回收的标准，因此，本发明将其设定为：表面活性剂的回收率不低于85％，多环芳烃的去除率不低于75％。

实施例1：从土壤洗涤液中回收表面活性剂的方法

1、方法(流程如图1所示)：

1)用含有表面活性剂TX100的水清洗土壤后，沉淀，去除固体颗粒物，回收洗涤的液体，得到土壤洗涤液，初步检测该土壤洗涤液中含表面活性剂581.6mg/L，含多环芳烃0.507mg/L；

2)土壤洗涤液在调节池内静置，待水质水量稳定即可，表现在水面平稳，无波纹；

3)将静置后的土壤洗涤液中加入占土壤洗涤液体积的1％的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，使絮凝剂与土壤洗涤液充分接触混匀，形成絮状沉淀，并随污水一同自流入沉淀池，静置8小时，收集去除污泥后的溶液，得到溶液A；

4)溶液A进入到含有活性炭的吸附池中，经过活性炭的速度为12m/h，同时，在过滤过程中，保持活性炭的浓度为3-5g/l，得到的水溶液即为回收后的含表面活性剂的水溶液。

2、检测：

检测方法为高效液相色谱和气相色谱法。

1)表面活性剂测量采用高效液相色谱：

液相色谱参数

色谙柱：C18250×4.6mm

流速：1.0ml/min

进量：1ml

柱温：35

波长：223nm

流动相：85％甲醇15％超纯水

2)PAHs的检测(气相色谱)

仪器：岛津GC-MS QP2010 Ultra

载气：氦气

载气流速：1.20mL/min

色谱柱：DB-5MS，30m×0.25mm，0.25um.

进样量：1.0uL

进样口温度：270℃

检测程序：柱温80℃保持1min，20℃/min升温至150℃，继续以10℃/min升温至240℃，再以5℃/min升温至300℃并保持8min。

3、结果(见表1和表2)：

表1：多环芳烃吸附前后数据(滤速为12m/h)

表2：TX100吸附前后浓度值(滤速为12m/h)

通过检测发现：

1)多环芳烃的去除情况：过滤速度为12m/h时，用小于12目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为67.1％；用12-20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为77.7％、；用大于20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为80.1％。

2)表面活性剂的回收情况：过滤速度为12m/h时，用小于12目的活性炭过滤，表面活性剂的回收率为76.4％；用12-20目的活性炭过滤，表面活性剂的回收率为88.4％；用大于20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为85.6％。

实施例2：从土壤洗涤液中回收表面活性剂的方法

1、方法，基本同实施例1，滤速为18m/h。

2、检测方法同实施例1；

3、结果(见表3和表4)：

表3：多环芳烃吸附前后数据(滤速为18m/h)

表4：TX100吸附前后浓度值(滤速为18m/h)

经过检测发现：

1)多环芳烃去除率：过滤速度为18m/h时，用小于12目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为72.8％；用12-20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为84％；用大于20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为86％；

2)表面活性剂的回收情况：过滤速度为18m/h时，用小于12目的活性炭过滤，表面活性剂的回收率为82.4％；用12-20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为92.6％；用大于20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为86.2％。

实施例3：从土壤洗涤液中回收表面活性剂的方法

1、方法，基本同实施例1，滤速为24m/h。

2、检测方法同实施例1；

3、结果(见表5和表6)：

表5：多环芳烃吸附前后数据(滤速为24m/h)

表6：TX100吸附前后浓度值(滤速为24m/h)

经过检测发现：

1)多环芳烃去除率：过滤速度为24m/h时，用小于12目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为71.4％；用12-20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为79％；用大于20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为82％；

2)表面活性剂的回收情况：过滤速度为24m/h时，用小于12目的活性炭过滤，表面活性剂的回收率为78.8％；用12-20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为93.5％；用大于20目的活性炭过滤，多环芳烃的去除率为84.2％。

总结：

1、通过上述实验结果可知，本申请的活性炭的条件即活性炭目数选取为12-40目，过滤速度为12-24m/h时，分离效果最好，多环芳烃的平均去除率为80.2％，表面活性剂的平均回收率为91.5％。

2、由于每次洗涤的土壤不同，回收土壤洗涤液中的表面活性剂的浓度也不固定，但均可以达到洗涤液中的85％，本发明回收后的表面活性剂溶液可以直接应用到土壤洗涤中，实现了表面活性剂的再利用，减少了大量洗涤废水的排放，减少了城市污水厂的处理负荷，并节约了洗涤成本。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种从土壤洗涤液中回收表面活性剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚合硫酸氯化铁铝或聚合铝中的一种或两种。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述洗涤剂絮凝剂的用量为洗涤液体积的0.5-5％。