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随着在机械加工行业的发展，具有冷却、光滑、清洗、防锈等功用的切削液被普遍应用，其带来的大量切削液废水的排放和污染问题也逐年加重。我国早在1998 年就发布了[1998]089 号文件，将切削液废水列入乳化废液的一种，为风险废物，对人及环境都有很大危害，必需经过严厉处置才可以排放。但切削废液成分复杂、浓度高、难降解且配方机密，给废水的处置带来极大难度，因而需求在深度处置之前先对其实行破乳预处置，以降低后续深度处置的负荷。
预处置办法通常包括酸析法、盐析法、化学混凝法等。酸析法所用药剂通常为强酸，也可用废酸液替代纯的酸性试剂。李义久等应用浓硫酸对乳化废水实行酸化破乳，COD 去除率可到达75. 2%，但强酸造成设备的腐蚀，也易对人身形成伤害。盐析法是向废水中投加无机盐类物质至一定浓度，毁坏油珠的水化膜。但盐析法药剂投加量较大时价钱较贵，并且产生大量污泥沉淀，给后续处置增加难度。化学混凝沉淀法具有工程投资少、工艺简单、处置效果好等优点，普遍应用于废水处置范畴。处置过程中，只用一种絮凝剂，用量大、效果差且沉降时间长，所以让无机絮凝剂和有机絮凝剂互相配合运用，综合两者优点，不只能克服无机絮凝剂沉淀速度慢、吸附架桥性能弱和投药量较多等缺陷，而且能够降低处置费用的同时提升废水的处置效率，获得1+1>2 的效果。
本文采用化学复合混凝预处置进行切削液工业废水处理，经过比较实验，选取聚合硫酸铁( PFS) 、聚合氯化铝( PAC) 、聚合氯化铝铁( PAFC) 和聚合硅酸铝铁( PFASS) 四种絮凝剂配合助凝剂聚丙烯酰胺( PAM) 对切削废水实行处置，选出最佳絮凝剂，并探求复合混凝的优势之处。应用正交、单要素实验剖析复合混凝实验影响要素的主次、测试去除效果、并讨论混凝作用机理，从而确认最佳絮凝条件下经济有效的组合工艺参数，为切削液废水预处置范畴办法的选择以及实践应用提供参考和借用。
1 实验
1. 1 实验水样：本实验所选切削液废水为深圳市某精细加工公司产生的切削废液，其废水初始COD 约3×104 mg /L，pH 值约为7. 7，且伴有难闻刺激性气息，废水呈灰白色，乳化状态稳定，是近年来金属加工行业普遍存在的一种高浓度机械加工切削液废水。
1. 2 实验试剂及仪器：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) ，均为工业纯; 氢氧化钠、盐酸，均为分析纯。实验仪器: TW-6000CODcr 水质连续自动检测系统，北京普析通用义务有限公司; InoLab pH 730 台式精细pH 测试仪，德国WTW 公司; ZR4-6 混凝六联搅拌机，深圳市中润水工业技术开展有限公司; BS124S 电子精细天平，赛多利斯科学仪器有限公司; 磁力搅拌器，德国IKA 公司; DF-101S 集热式磁力加热搅拌器，江苏晨阳电子仪器厂。
1. 3 实验办法：取切削液废水1 L 于烧杯中，在pH 值、温度、搅拌强度和PAM 投加量相同的条件下，分别加入等量的混凝剂PAC、PFS、PAFC 和PFASS，挑选出最佳混凝剂; 调整混凝剂的投加量、pH、温度和搅拌强度等实行正交实验; 依此为依据，得出影响切削液废水降解效果的主次要素，优化主要要素用量; 讨论复合混凝法对切削废水的影响; 在以上最佳条件下实行实验，检测COD 的去除效果。
2 结果与讨论
2. 1 最佳混凝剂确认：在其他影响要素和实验条件相同的状况下，分别添加2. 5 g /L 和5 g /L 两种不同添加量的聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁和聚合硅酸铝铁，并配适宜量PAM实行实验，察看实验现象，取上层清液测定其COD 值。
图1 为四种混凝剂分别投加2. 5 g /L 和5 g /L 时的破乳效果比照图。
总体来说，混凝剂投加量为5 g /L 比2. 5 g /L 的破乳效果好。对比四种混凝剂，聚合氯化铝对切削液废水破乳效果最好，絮体密实、分层明显、上清液透光性好且较为清透; 聚合氯化铝铁和聚合硅酸铝铁添加2. 5 g /L 时，破乳效果较差且上层液体较混浊，随着投加量增大，破乳效果逐步变好，而聚合硫酸铁破乳效果一直不理想。
将经过混凝剂破乳后产生的上层清液实行COD 测试，结果如图2 所示。
从图2 中能够看出，四种混凝剂对切削液废水的COD 都有一定的去除效果。聚合氯化铝和聚合硅酸铝铁对切削液废水中的COD 的去除效果明显优于聚合硫酸铁和聚合氯化铝铁。聚合氯化铝参加后，矾花较大，絮体产生速度快，静沉后上层为清透黄色液体。并且相比聚合硅酸铝铁，在添加量较少的状况下就能够到达很好的破乳效果，并节约药剂的投加用量。所以，选择聚合氯化铝为混凝剂。
2. 2 正交实验设计：选取混凝剂PAC 的投加量( A) 、水样的pH ( B) 、温度( C) 、搅拌强度( D) 4 个要素为正交实验的因子，以COD 降解率为实验评价规范，选取了3 水平4 要素的L16( 34 ) 正交实验.经过表2 剖析得出，最佳优化组合为: A2B2C2D1，即PAC的投加量为3. 0 g /L，pH 为7. 5，温度为50 ℃，搅拌速度为快速250 r /min 慢速50 r /min。此时，去除率能到达94. 2% 以上。并且得出，影响混凝效果要素的主次顺序为: pH>混凝剂投药量>搅拌速度>温度。关于实验结果影响最大的是pH，精确控制pH 关于COD 的去除至关重要; 其次是混凝剂PAC 的添加量; 温度及搅拌速度影响较小。在正交实验的根底上，对影响要素做进一步的优化和讨论。
2. 3 影响要素的优化
2. 3. 1 pH 值对混凝效果的影响：pH 值是影响混凝效果的重要指标，它对胶体颗粒外表的电荷、混凝剂的性质及混凝剂自身都有很大影响。从正交实验结果来看，pH 对切削液废水的去除效果影响最大，起到了决定性的作用。在不同的pH 值条件下，混凝剂所生成的水解产物不同，胶体颗粒的电荷和电泳速度也不同，同时存在的化合物的形态及其数量也会随之不同。存在数量多的化合物作用最大，而不同的pH 值，这些不同形态和不同数量的化合物，对混凝的效果也是不一样的，因而调整最佳pH 值，就是要调整出能产生最佳的混凝效果的混凝剂水解产物形态，从而加快絮体生长并到达最好的沉降效果。
为了研讨pH 值对切削废液降解效果的影响，在PAC 投加量为3 g /L，温度为50 ℃，搅拌参数为250 r /min 快速搅拌2 min，50 r /min 慢速搅拌5 min 的条件下，分别调整pH 值为5、6、7、8、9、10，静置沉淀2 h后，察看实验现象，取上层清液测定COD，实验结果如图3 所示。
从图3 能够看出，pH 过低，混凝效果差，矾花不明显;在中性偏碱性时，去除效果较好; 而随着pH 值增大，去除效果又快速降低，且沉降速度变慢。与韩利华等的实验结果相近，即切削液废水在中性及偏碱性条件下，混凝效果相对较好。这是由于pH 值过低，溶液中以单体离子状态为主，凝聚作用差; pH 过高，水解形态逐步转变成多核聚合物的汇集体及Al( OH)3凝胶，混凝作用降低; 而当pH 值在最佳范围内时，所投加的药剂均能使其水解成多核羟基配合物Al13( OH) 5+34，经过电中和吸附微粒，并压缩双电层使微粒脱稳，再应用其高分子构造停实行吸附架桥，因而具有较好的混凝效果。从图3 还能够看pH 在7. 0～ 8. 0 范围内，切削液废水COD的去除效果随体系的酸碱变化进入一个稳定区间，简直没有明显浮动，而切削液废水的初始pH 值为7. 7，正好在此稳定区间内，故从药品的节约及操作方面考量，直接能够选择不调pH实行混凝实验。
2. 3. 2 混凝剂PAC 投加量对混凝效果的影响：在pH 值为7. 7( 不调) ，温度为50 ℃，搅拌参数为250 r /min快速搅拌2 min、50 r /min 慢速搅拌5 min 的条件下，分别参加1、2、3、4、5 g /L 不同量的PAC，静沉2 h 后，察看实验现象，取上层清液测定COD，实验结果如图4 所示。
从图4 能够看出，随着混凝剂PAC 投加量的增加，COD去除率也明显升高，在投加量为3 g /L 时效果最好。而在1 g /L时，无明显现象，整体仍呈灰白色且没有矾花产生; 继续加大投加量到3 g /L 时，矾花明显增大，上清液为明澈的黄色液体;再继续添加，效果趋于稳定，COD 去除率已无明显变化，但泥量相应变大，沉降时间也随之延长。这与王书杰等的研讨结果大致相同，总体呈现出的去除效果为先大幅增加再趋于稳定最后稍有降低，产生这种状况是由于投加量过多，已构成絮状物被过多的混凝剂包围，不能与污染物络合构成更大絮状沉淀，会产生“胶体维护”，也就是再稳现象，所以絮凝效果变差。而最佳投加量下，高分子混凝剂PAC 构成的共聚物经过吸附架桥、紧缩双电层和电性中和的作用，使胶体粒子疾速凝聚并逐步下沉，从而到达很好的降解效果。
2. 3. 3 温度对混凝效果的影响：在pH 值为7. 7 ( 不调) ，PAC 投加量为3 g /L，搅拌参数为250 r /min快速搅拌2 min，50 r /min 慢速搅拌5 min 的条件下，分别设定反响温度为20、30、40、50、60、70、80、90 g/L，静沉2 h 后，察看实验现象，取上层清液测定COD，实验结果如图5 所示.
从图5 中看出，在混凝过程中，随温度的升高，COD 的去除效果呈现先升后降的趋向。在温度为60 ℃时，COD 去除效果最好，而温度过高，胶体粒子运动加剧相互碰撞增加，使已构成的絮团破碎，不利于构成更大絮体沉降。由实验结果能够看出，反响温度在20 ℃ 以上时，去除率就能够到达93. 0%。由于本地域一年内大多数时间温度都在20 ℃以上，且如对水温实行人为的控制，投加加热设备无疑会加大运转费用。所以，选择在常温下实行切削液处置，既可得到很好的效果，又可以降低处置费用。
2. 3. 4 搅拌条件对混凝效果的影响：实验过程中，搅拌强度直接影响到悬浮颗粒生长、汇集以及沉降速率。从正交实验结果以及后续实验来看，先250 r /min 快速搅拌2 min，再50 r /min 慢速搅拌5 min，絮凝效果比拟好。这是由于搅拌速度和搅拌时间适中，有利于混凝剂的分散伸展，使其与胶体粒子充沛接触，卷扫网捕构成絮团沉降，若搅拌时间过长、搅拌速渡过快，会使刚构成的比拟松懈的大絮团打碎，混凝效果反而不好。
2. 4 复合絮凝法对处置效果的影响：为了直观表现复合混凝法优势效果，用相同实验流程，分别用不同的混凝办法，即单独加PAC、单独加PAM 和PAC、PAM 复合运用，经过对比它们在各自最佳条件下对切削废水处置效果，进一步阐明无机混凝剂PAC 与有机混凝剂PAM 复配比单独处置效果更具优势，而表3 很好地阐明了这点。
从表3 能够看出，PAM 单独运用时，处置效果并不理想，两者复合运用与PAC 单独运用相比，去除效果尽管相差不大，但絮体产生快、矾花密实，沉降疾速，提升了混凝效率，而且产泥量较少，减少后续处置负荷，愈加经济节约。因而，对比3 种混凝剂投加量，PAC 与PAM 混合运用远远好于两者单独运用。而这是由于PAM 是一种线性高分子物质，经过与无机混凝剂PAC 的联用，对生成的絮体产生吸附架桥作用，不只絮体产生疾速、沉降速度快，大大加快了混凝速度，而且产泥量少，上清液更为明澈，在实践应用中也更为经济。但PAM 投加量的也有一定的适合范围，若添加过量则会增加水体粘度，反而不利于混凝。
3 结论
本实验经过正交实验、单要素实验和比照实验，确认最佳混凝剂，讨论pH 值、PAC 投加量、混凝温度、搅拌强度等要素对处置效果的影响，并考证复合混凝剂的优势，得出主要结论如下:
( 1) 比照四种无机混凝剂处置切削废水的效果，PAC 的处置效果好于其他三种。
( 2) 影响混凝效果的主次要素为: pH>混凝剂投药量>搅拌速度>温度。
( 3) 优化影响要素，得到最佳工艺参数: pH 值7. 0 ～ 8. 0，PAC 投加量3. 0 g /L，PAM 投加量0. 2 g /L，温度为室温，搅拌参数为250 r /min 快速搅拌2 min、50 r /min 慢速搅拌5 min，COD 的去除率可高达93. 8%以上。
( 4) 采用无机-有机混凝剂复合运用处置切削废水，不只沉降速度快，出水明澈，混凝效率高，而且产泥量少，降低了后续深度处置的负荷，工艺简单经济，是一种卓有成效的预处置计划。
