植物油脂，如大豆油生產過程中會形成油皂腳。以油皂腳為原料生產酸化油繼而制備生物柴油，是油皂腳有效利用的一條主要途徑。在生產酸化油過程中形成的水解污水是含脂肪酸的污水，具有強酸性和高有機物濃度，會導致水體的COD、BOD5的值快速升高,若直接排放會嚴重污染環境。因此，對酸化油水解污水的處理工藝進行研究有著重大意義。
以前試驗表明，酸化油水解污水中包含有機酸和無機酸，在脫酸過程中加入石灰乳，與有機酸形成的鈣皂不溶于水，與酸化油生產過程中的主要無機酸(硫酸)反應生成的硫酸鈣微溶于水，達到降低酸度和沉淀有機物的目的。因此，本研究通過加入石灰乳來調整重要的控制要素-酸度，設置三因素三水平的正交實驗，調優脫酸工藝條件。
1、實驗
1.
1、材料
酸化油水解污水：河北省邯鄲市某脂肪酸廠，其成分見表1。
1.
2、研究方法
取50mL酸化油水解污水于燒杯中，在固定轉速(100rmin)攪拌下，通過pH計控制酸度，以溫度、攪拌時間和pH值為研究因素，各設置3個不相同的水平，加入Ca(OH)2乳狀液(2molL)，通過正交實驗后，冷卻，靜置，取上清液，對其中的COD、TN、TP、色度、SS以及DS的含量進行直觀和方差分析，找到zui佳的脫酸工藝條件
1.
3、正交實驗設計
由于堿性環境有助于脂肪酸鈣的形成，又為了不致因pH值過高而影響以后的生化處理，因此設定pH=10作為上限。劉延奇等 在酸化油水解污水選取甘油過程中脫酸工藝的研究中得出，zui佳處理時間為30min，而本實驗目的是處理污水，中和反應是主要反應[5]，通過前期實驗得出達到完全反應的時間更短些，因此設定15min作為時間因素的上限。對溫度水平的設定是根據污水的理化性質和中和反應的熱力學性質以及生成沉淀的溶解度規律而定的。因此設定50℃為水平的上限，太高一方面浪費能源，另一方面使生成的鈣皂和硫酸鈣溶解度增大，使污水的溶解鹽含量加大，不利于后續的生化處理。本實驗將影響因素定為：溫度、攪拌時間(轉速100rmin)和pH值等3種因素。選用L(34)正交實驗設計，對這3種因素進行調優研究。每次取樣50mL。
本實驗采用的實驗因素及水平見表2；
正交實驗方案及實驗結果見表3；
實驗結果控制因素(以DS為例)的含量直觀與方差分析見表4。
2 結果與討論
2.
1、數據處理與分析
2.1.
1、溶解固體DS直觀及方差分析
從表4分析得出，在排除DS的過程中，對DS含量影響zui大的因素是pH值，再者是攪拌時間和溫度，pH值的影響zui大，而且達到了顯著水平；而攪拌時間和溫度的影響則很小，且相差不大。
1) pH值對DS排除的影響。當pH值為5時，由于石灰乳加入量不夠，溶液顯弱酸性，一部分致鹽陰離子如SO2-、CO2-、HCO-等分別被沉淀下來，但反應不完全，當pH值為10的時候，反應基本上達到了完全，這時上清液的DSzui低，但又不至于堿性過大而影響后續處理。
2)攪拌時間對DS排除的影響。當攪拌速度固定時，時間越久沉淀反應進行得越完全，因此zui優攪拌時間為15min。
3)溫度對DS排除的影響。隨著溫度的升高，溶液中被沉淀下去的CaSO4的溶解度逐漸增大，導致上清液中的SO2-含量增加，因此在處理工藝中選擇較低溫度較好，一般在常溫下即可進行，選擇溫度為30℃為zui優條件。
2.1.
2、脫酸工藝zui優條件
按以上數據處理方式對COD、TN、TP、色度、SS和DS六個指標分別進行直觀與方差分析得到的zui優條件順序為：A3B3C1；A3B3C1；A2B2C1；A3B3C2；A3B1C2；A3B3C1，具體分析如下：
1)對COD的排除影響zui大的因素是pH值，再者是攪拌時間和溫度，pH值的影響達到了顯著水平。zui佳條件是pH為10，攪拌時間15min，溫度為30℃。
2)對N的排除影響zui大的因素為pH值，再者為攪拌時間和溫度。pH值的影響zui大，而且達到了顯著的水平。zui佳條件是pH值為10，攪拌時間15min，溫度為30℃。
3)對P的排除影響zui大的因素為pH值，再者為攪拌時間和溫度。但3個因素均不能達到顯著水平。pH值為7，攪拌時間為10min，溫度為30℃是zui佳工藝條件。污水中的P以PO3-的形式存在，加入石灰乳后，溶液中的PO3-和Ca2+反應可以生成羥基磷酸鈣沉淀。
4)對色度的排除影響zui大的因素是pH值，再者是攪拌時間和溫度，pH值對色度的影響zui大，而且達到非常顯著的水平。pH值為10，攪拌時間為15min，溫度為40℃是zui佳工藝條件。
5)對SS的排除影響zui大的因素是pH值，再者是溫度和攪拌時間，后雙重因素對反應的影響很小。pH值為10，攪拌時間為5min，溫度為40℃是zui佳工藝條件。據蔣展鵬等[5]，中和反應速度很快，反應一般為幾分鐘，因此從提效率高的角度出發，zui優反應時間為5min。
用綜合平衡法得出脫酸處理的zui優工藝為：A3B3C1，即pH為10，攪拌時間為15min，溫度為30℃。
2.
2、zui優條件下的酸化油水解污水脫酸處理效果
酸化油水解污水脫酸處理效果見表5。
由表5可見，脫酸處理過程達到了很不錯的作用，固體DS的處理效果非常好，分別達到了93.75%和90.99%在生產酸化油的過程中加入了濃硫酸，使一部分物質被碳化變黑，而且水解時生成了脂肪酸和脂肪酸甘油酯(呈現食物油的黃色)，加入石灰乳使脂肪酸和脂肪酸甘油酯沉淀了下來，達到了很不錯地去色效果。對于DS，致鹽陰離子如SO2-、CO2-、HCO-等分別被沉淀下來，因此處理效果也非常明顯。而SS的成分之一甘油沒有被排除，因此排除SS的作用相對沒有色度和DS顯著。通過簡單的化學沉淀，COD數量上被排除了很多，但是，由于總量較大，需經后面繼續進行生物法深化處理。N的處理效果比P好，是由于加入石灰乳后，N以氨氣的形式被排除，但NO-和NO2形態的N并未被排除。而P可能是仍有一部分沒被硫酸酸化成PO3-，尚待持續生物法處理。
3、結論
1)利用石灰乳進行酸化油水解污水的脫酸處理是切實可以的。和其他的堿相比，石灰乳來源豐富，價格便宜，而且加入到污水后生成沉淀，在達到相同指標的同時，尤其對DS和色度的處理效果非常好，因此選擇石灰乳作為脫酸工藝中用于調整污水pH值的原料。
2)通過正交實驗，確定脫酸處理工藝的zui佳條件是pH值為10，攪拌時間為15min，溫度為30℃。COD、TN、TP、色度、SS和DS的排除率分別為57.57%、61.87%、58.34%、93.75%、49.66%和90.99%，達到了很不錯的處理效果。
3)通過脫酸工藝處理后，各種污染物取得了很不錯的排除，作為生化處理的預處理，降低了生物法的處理負荷，有助于污水很不錯的排放達到標準。
作者：鄧海強、毛暉、王立世
