表面活性劑廢水對環(huán)境的危害及其處理技術

(四川大學建筑與環(huán)境學院，四川成都，610065)

目前，我國的各個行業(yè)對表面活性劑的需求量巨大，主要包括工農業(yè)、醫(yī)藥業(yè)、紡織業(yè)及日常生活的各個領域，是一種應用廣泛的化學用品。表面活性劑的出現(xiàn)給人們的生活帶來了極大的便利，但在其大量的使用過程中，未經處理的表面活性劑廢水經過各種途徑排放到自然界的水體中，會經過積累而帶來很多的環(huán)境污染問題，并對人類和生態(tài)系統(tǒng)造成危害。因此，對含有表面活性劑的廢水進行處理具有非常重要的意義。

1 表面活性劑廢水對環(huán)境的危害

已有研究表明，表面活性劑的成分非常復雜，它在水體中的質量濃度達到一定后，進入水體將產生大量的泡沫漂浮在水面。這些泡沫不容易消失，會在水面形成一層隔離狀物質，阻礙氧氣進入水中，從而降低水中充氧和復氧的程度。這時水中沒有了足夠的溶解氧，大量的水生生物因為無法進行呼吸作用而死亡，水體無法再進行自凈過程，因此水質將會持續(xù)惡化[1]。此外，如果含有表面活性劑的廢水沒有進行相應的處理就混合污水進入污水處理廠后，這些表面活性劑會影響到污水的各種凈化過程，如曝氣、消化等過程，使污水處理過程很難達到理想的結果。在農業(yè)生產過程中，如果用了含有表面活性劑的廢水澆灌田地，水中的表面活性劑物質將會對農作物產生嚴重的危害，影響農作物的長勢，最終導致農作物產量大跌。另外，在日常生活中，我們所飲用的水中若含有過多表面活性劑時，水中會有油狀物質漂浮在表面，并會產生異味，過多飲用這類水將對人們的身體健康產生危害。同時，有一些表面活性劑還可乳化其他有害物質，導致該有害物質濃度增加。并抑制水中其他有毒物質的降解，最終通過食物鏈反應對人類和動植物產生慢性毒害作用[2-3]。據研究表明，含有表面活性劑的廢水大量排入水體環(huán)境中，如含有大量的氮和磷，會對水體造成嚴重的富營養(yǎng)化。

目前為止我國各行業(yè)所使用的表面活性劑大部分屬于陰離子表面活性劑，而陰離子表面活性劑與其他表面活性劑不同，其主要成分是直鏈烷基苯磺酸鈉(LAS)。LAS是一種生物難降解物質，當它和其他污染物一起結合時會形成一種膠體顆粒，這種膠體顆粒具有一定的分散性，在處理工業(yè)廢水和生活污水時，膠體顆粒會對廢水的物理、化學和生物性質產生巨大的影響。陰離子表面活性劑長時間存在于水中會抑制微生物的生長甚至殺死微生物，同時它還抑制水環(huán)境中其他有毒物質的降解[4]。因此，這類表面活性劑一旦進入水體并達到一定濃度時，將會對動植物和人體產生慢性的毒害作用[5]。動物主要是在攝食的過程中吸收表面活性劑的，大部分生活在水體中的動物如魚類也會通過體表滲透的方式吸收表面活性劑。一旦動物體表的表面活性劑達到較高濃度時，這些表面活性劑成分就會隨之進入其血液和內臟，并在體內積累，從而對動物產生一定的毒害影響。例如大部分的魚類就非常容易通過體表滲透和呼吸的方式吸入表面活性劑，這些表面活性劑隨著血液的流動轉移到體內各器官和組織，最終會對它們產生嚴重的毒害作用。據研究發(fā)現(xiàn)，即使是日常用的清洗劑，只要達到很少的量就會對魚類有急性中毒作用。這些被表面活性劑污染的魚類，一旦通過食物鏈進入人體后，將會對人體內各種酶產生抑制作用，從而降低人體的免疫力，甚至造成更大的傷害[6-7]。

2 表面活性劑廢水的處理技術

2.1 吸附法

吸附法是一種物理和化學結合的分離方法，主要是利用不同多孔材料的多孔性，將氣體或者水中的污染物吸附在材料表面，從而這些污染物從氣體或水中分離出來，達到凈化的目的。這些多孔材料往往被稱作吸附劑。通常情況下，我們根據材料表面對污染物吸附能力的不同，可以將其分為離子交換吸附、專屬吸附和表面吸附這三種類型。一般情況下，常用的效果較好的吸附劑有活性炭、硅藻土、高嶺土等。活性炭吸附法最適宜在常溫下進行使用。同時，我們發(fā)現(xiàn)也有用樹脂來處理表面活性劑廢水的，相對其他吸附劑來說其優(yōu)點是吸附效率高、穩(wěn)定性好、吸附劑易再生，其主要缺點是預處理比較麻煩且初期的一次性投資較大?？偟膩碚f，較其他方法而言，吸附法具有吸附穩(wěn)定性好、吸附效率高、設備占地少等優(yōu)點。與此同時，吸附法也存在一些有待解決的問題，如初期投資較大、吸附劑不易再生、不適用于污染濃度較高的廢水處理等，且一般該方法需要進行要求較高的預處理。

2.2 混凝法

混凝法指的是向廢水中放入不同的混凝劑，使其中的小顆粒物質和膠體粒子聚集成較大的顆粒物質，再通過重力沉降到水底，從而達到污染物和水體分離的目的。通常，最常見的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽等，用這些混凝劑來處理表面活性劑廢水往往可以達到比較好的去除效果。據研究發(fā)現(xiàn)，混凝法處理表面活性劑廢水可以較為徹底地去除水中的膠體顆粒，而且還可以去除膠體顆粒表面附著的表面活性劑物質，最終與水中的表面活性劑形成難溶沉淀物質沉降到水底。該方法處理成本較低、工藝簡單成熟并容易操作，但其需要用到大量的藥劑，且處理后水中會產生大量的污泥和廢渣，并沒有徹底地將污染物轉化為無害物質，如果對這些廢渣處理不當的話易造成二次污染。因此，混凝法無法直接作用于較高濃度的廢水，在處理這類高濃度廢水時混凝法一般用作預處理，還需另外配合其他的處理方法使用，才能達到較好的處理效果。

2.3 生物法

生物法處理廢水是指水體中的各種微生物將水中的污染物質含有的有機物作為營養(yǎng)物質，使其一部分被轉化成微生物體內的物質，其余部分被微生物氧化分解成簡單的有機物或者無機物質。根據需氧量的不同，生物法一般可以分為好氧生物法和厭氧消化法。與其他處理方法相比，生物法對含表面活性劑的廢水的處理效果好、不會產生二次污染，即使是堿性的表面活性劑廢水也可以直接進行處理。而且生物法處理廢水所需的設備簡單，一般情況出水的各項水質都能夠達到排放標準，是一種經濟、綠色、高效的處理方法。因此，目前為止生物法處理廢水已經在我國的各個領域得到了廣泛應用。但在實際工業(yè)應用時，為了滿足更高要求的處理效果，一般需要聯(lián)合其他處理技術一起應用。

2.4 催化氧化法

催化氧化法是在傳統(tǒng)化學氧化法的基礎上進行改進后得到的一種方法。催化氧化法中最常見的一種方法是Fenton處理法。與其他催化氧化方法相比，F(xiàn)enton催化氧化法在反應過程中引入了其他物質，產生了中間產物，因此催化劑無法重復使用。光催化氧化法是利用如紫外燈、高壓汞燈等類似的光源與催化劑反應產生一系列自由基，這些自由基可以氧化和分解表面活性劑。光催化氧化可用來處理多種有機化合物，且處理效果都較好，但其所使用的催化劑價格昂貴。據研究，在同樣的條件下，光催化降解陰離子表面活性劑的速率是最高的，其次是非離子型和陽離子型表面活性劑。多相催化氧化催化劑的原料容易得到，氧化效果也較為徹底，但其缺點是在每次處理過程中所能作用的范圍較小?？偟膩碚f，光催化氧化法和多相催化氧化法對含表面活性劑的廢水都能進行效果較好的處理，最終將各種表面活性劑分解為二氧化碳和水，從而避免了二次污染。

3 總結

眾所周知，表面活性劑成分具有一定的毒害性，但它是否會造成癌癥和畸形方面還存在一定的質疑，有待科學家的進一步考證。因此，人們在選擇和使用這些表面活性劑時，必須要事先從各方面掌握其毒理機制和可能對人體和環(huán)境造成的影響及效應，再根據需求進行選擇。表面活性劑廢水屬于高濃度的有機廢水，其主要污染物LAS也是一種難降解的有機物質，我們在處理這類廢水時，應該用表面活性劑的去除率和在廢水中的殘留量來判斷該處理方法是否有效。根據各種研究結果表明，廢水中LAS的去除可以通過將LAS從廢水中轉移或者分離出來，或者是將LAS轉化分解為無毒無害的簡單物質，如二氧化碳和水等。因此，我們應該著眼于研究出一種新型高效、低毒性、易于生物降解的綠色表面活性劑，從而降低其對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成的損害。此外，我們還應研究出各種高效化、資源化、生態(tài)化的表面活性劑廢水處理技術，以建立高效、經濟、清潔、有效的去除廢水中各種表面活性劑污染物的新方法。