基于清潔生產(chǎn)的化妝品生產(chǎn)廢水污染防治途徑

任婕 林曉虎 劉偉 曹海花 徐竟成,2*

（1同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 上海 200092 2長江水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200092）

基于清潔生產(chǎn)的化妝品生產(chǎn)廢水污染防治途徑

任婕1林曉虎1劉偉1曹海花1徐竟成1,2*

（1同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 上海 200092 2長江水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200092）

化妝品生產(chǎn)行業(yè)作為“美麗經(jīng)濟(jì)”的重要組成部分，其生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水具有濃度高、難降解、含有有毒有害物質(zhì)等特點(diǎn)，須進(jìn)行有效處理才能消除其對環(huán)境的負(fù)面影響。本文從清潔生產(chǎn)的角度出發(fā)，討論化妝品生產(chǎn)廢水的污染防治途徑，強(qiáng)調(diào)在做好源頭控制的基礎(chǔ)上，采用高效的末端處理技術(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)資源利用和污染防治的目的，為化妝品行業(yè)的污染控制提供參考。

化妝品；生產(chǎn)廢水；清潔生產(chǎn)；污染控制

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，化妝品已從奢侈品逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兩畹谋匦杵贰；瘖y品為我們的生活帶來了美麗，但其生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水卻具有“濃度高、難降解、含有有毒有害物質(zhì)”等特點(diǎn)。積極推行清潔生產(chǎn)政策，采取“源頭減排”和“末端處理”相結(jié)合的措施，是實(shí)現(xiàn)化妝品生產(chǎn)廢水污染防治的重要途徑。

1 化妝品生產(chǎn)廢水特征與清潔生產(chǎn)需求

目前市面上銷售的化妝品主要可以分為三類：清潔類、護(hù)理類和美容/修飾類化妝品。化妝品生產(chǎn)原料按用途和性能可以分為基質(zhì)原料（油性、粉質(zhì)、溶劑類和膠質(zhì)原料四類）和輔助原料（如表面活性劑、香料、保濕劑、防曬劑等）。化妝品生產(chǎn)工藝一般是不連續(xù)的，其主要的單元操作包括：粉碎、研磨、混合、乳化和分散、分離和分級、物料輸送、加熱和冷卻、滅菌和消毒、產(chǎn)品的成型和包裝、容器的清洗等[1]。

1.1 化妝品生產(chǎn)廢水主要來源

化妝品生產(chǎn)廢水的來源主要包括三個方面：

（1）工藝廢水，即生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的濃廢水，如蒸餾殘液、結(jié)晶母液、過濾母液等。這部分廢水中污染物的濃度一般很高，有的還可能含有毒性，可生化性差，對環(huán)境的影響也最大。

（2）洗滌廢水，即產(chǎn)品或中間產(chǎn)物精制過程中的洗滌水和設(shè)備清洗用水，有機(jī)物濃度較低，但總排放量很大。

（3）生產(chǎn)過程中的跑、冒、滴、漏和事故性排放等非正常排放廢水。

1.2 化妝品生產(chǎn)廢水水質(zhì)特征

化妝品生產(chǎn)廢水具有以下特征：

（1）污染物濃度高，組分復(fù)雜。從表1的數(shù)據(jù)可以看出，化妝品中的COD、TSS和油脂的含量都遠(yuǎn)超過生活污水。另外化妝品生產(chǎn)用到多種原料和添加劑，反應(yīng)過程還會產(chǎn)生愈多中間產(chǎn)物和副產(chǎn)物，這都增加了廢水組分的復(fù)雜性。

（2）水質(zhì)水量波動大。由于生產(chǎn)工藝自身特點(diǎn)，產(chǎn)品種類繁多，不同產(chǎn)品交替生產(chǎn)，設(shè)備需要定期清洗等原因，廢水的水質(zhì)水量都存在較大波動。

（3）難降解有機(jī)物含量高，可生化性差。化妝品廢水中存在大量難以被微生物降解的污染物組分，例如大量使用的半合成型表面活性劑LAS，LAS還會破壞水的表面張力，產(chǎn)生氣泡，影響氧氣在水中的溶解。此外，部分化妝品廢水中含有的有毒有害物質(zhì)（如染發(fā)劑中的苯二胺和某些產(chǎn)品中的重金屬）會嚴(yán)重影響微生物生長，降低其歲污染物的降解能力。

1.3 化妝品行業(yè)清潔生產(chǎn)

長期以來，化妝品生產(chǎn)廢水處理方面的研究重點(diǎn)集中在末端處理，但對含有大量原料的高濃度廢水直接處理不僅浪費(fèi)了寶貴的資源，也增加了處理的難度。推行化妝品行業(yè)的清潔生產(chǎn)，要求從工藝設(shè)計(jì)、原材料選用、控制技術(shù)與設(shè)備維護(hù)管理等環(huán)節(jié)實(shí)行全過程控制，從而減少資源浪費(fèi)，促物料循環(huán)，控制污染產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益的統(tǒng)一[4]。在化妝品廢水處理方面，就是在做好源頭控制的基礎(chǔ)上，采用高效的末端處理技術(shù)。

2 化妝品生產(chǎn)過程源頭控制

化妝品生產(chǎn)廢水源頭控制的目標(biāo)是：回收有用組分、減少廢水水量和降低污染物濃度，可以通過以下清潔生產(chǎn)措施實(shí)現(xiàn)。

2.1 使用綠色原料

難降解有機(jī)物的去除是化妝品廢水處理中的難點(diǎn)，使用綠色原料正是從源頭上解決這一問題。例如，使用從動植物體內(nèi)提取的（如茶皂素、皂素、各種磷脂等）或由天然原料制成的（如糖基表面活性劑、油脂衍生產(chǎn)品等）各類綠色表面活性劑代替來傳統(tǒng)的合成型表面活性劑[5]，從而提高化妝品廢水的可降解性和環(huán)境相容性。

2.2 改進(jìn)工藝和設(shè)備

近年來，隨著人們對清潔生產(chǎn)的重視，化妝品生產(chǎn)工程中出現(xiàn)了一些流程短、用料省、污染少的新工藝（見表2），通過推動這些新工藝的應(yīng)用可減少化妝品生產(chǎn)中的能耗和物耗，從而實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

2.3 優(yōu)化流程和資源回收

化妝品工藝廢水中含有較大量未充分利用的原料，可通過加強(qiáng)對生產(chǎn)過程的管理，建立從原料投入到廢棄物循環(huán)利用的生產(chǎn)閉合圈，從而減少資源浪費(fèi)。例如，某日化廠將溫度較高的濃皂角廢水在收集罐中冷卻沉淀，使廢液分為3層。上層漂浮物回收加工提煉脂肪酸，下層用作混凝土搗灌用的脫模劑，最終中層有機(jī)物濃度僅為原來的50%，不僅實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用，還降低了處理費(fèi)用[7]。

3 化妝品生產(chǎn)廢水末端處理

化妝品生產(chǎn)廢水常采用物理、化學(xué)、物化和生物法組合的工藝進(jìn)行處理。如圖1所示，化妝品廢水處理工程一般采用“預(yù)處理+生物處理”兩級處理工藝，但也有一些工程增設(shè)了深度單元，使出水滿足日益嚴(yán)格的排放要求。

圖1 化妝品廢水典型末端處理模塊

3.1 預(yù)處理工藝

預(yù)處理的目的是提高化妝品廢水的可生化性，去除對后續(xù)處理設(shè)施有影響的物質(zhì)，常采用混凝氣浮法和厭氧生物法，工程實(shí)踐中需結(jié)合不同化妝品廠的廢水特征進(jìn)行選擇。

混凝氣浮可有效去除廢水中的LAS，避免曝氣過程中產(chǎn)生氣泡。林方敏等[8]研究發(fā)現(xiàn)氣浮工藝可使化妝品廢水中的LAS從80mg/L下降至10mg/L，對細(xì)小懸浮顆粒（如彩妝產(chǎn)品中的粉質(zhì)顏料等）也有較好的去除效果。厭氧法的作用是將難降解的大分子有機(jī)物分解成易降解的小分子，從而改善廢水的可生化性。D.Puyol等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，雖然化妝品中的清潔劑、表面活性劑、藥類化合物對微生物的生長存在抑制，但化妝品廢水在UASB反應(yīng)器中表現(xiàn)出很好的生物降解性能。楊敏珊等[10]的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也表明，化妝品生產(chǎn)廢水經(jīng)厭氧水解后BOD5/CODCr由原來的0.41提高到0.65以上。

3.2 生物處理工藝

預(yù)處理后廢水的可生化性得到明顯改善，有機(jī)物濃度也大幅度削減，再經(jīng)過一級或多級生物處理，就可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。化妝品廢水的生物處理單元常采用SBR法、接觸氧化法和MBR法。

序批式反應(yīng)器（SBR）具有操作靈活、運(yùn)行費(fèi)用低，抗沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適合化妝品廢水水質(zhì)波動大的情況。楊敏珊[11]等采用“ASBR膜法+SBR”工藝處理化妝品廢水，結(jié)果表明當(dāng)CODCr在570~2356mg/L的范圍內(nèi)波動時，CODCr的去除率均能達(dá)到94%以上。污泥負(fù)荷（Ns）和容積負(fù)荷（Nv）對SBR工藝的處理效果影響顯著。夏良樹等[12]人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Ns=1.2kg/(kg·d)左右、Nv=2.1～2.3g/(L·d)時，活性污泥的性能最佳，各污染物的去除率最大。

接觸氧化法具有微生物種類多，生長世代時間長等特點(diǎn)。胡培靖[13]等人使接觸氧化法處理某日化工廠的廢水，并將部分二沉池的污泥回流，達(dá)到了很好的處理效果，COD的去除率在90%以上。

膜生物反應(yīng)器（MBR）中的混合液懸浮污泥濃度可以比普通活性污泥法高出幾倍，因此具有更高的容積負(fù)荷和抗沖擊能力。Inès Friha[14]等人研究了不同有機(jī)負(fù)荷率（0.25-2gCOD·L-1d-1）對MBR工藝處理效果的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)有機(jī)負(fù)荷率為1.52gCOD·L-1d-1時處理效果最好，COD和表面活性劑的去除率分別為83.73%和98.13%。

3.3 深度處理工藝

化妝品廢水的深度處理常采用高級氧化法。例如，藍(lán)俊宏等[15]等采用芬頓氧化技術(shù)對化妝品廢水經(jīng)ASBR-SBR的出水進(jìn)行深度處理，CODcr降至50mg/L以下，滿足廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)語

針對化妝品廢水污染物濃度高、水質(zhì)水量波動大、難生物降解等特性，應(yīng)采用清潔生產(chǎn)的措施，從源頭控制和末端治理兩方面入手，使廢水達(dá)到良好處理效果的同時，對廢水中有用組分進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)污染治理與資源利用的統(tǒng)一。源頭控制上，從原料選擇、工藝改造、流程控制等方面入手降低廢水排放量及污染物濃度；末端治理上，根據(jù)各類化妝品生產(chǎn)企業(yè)不同的廢水特征，組合使用預(yù)處理和生物處理工藝以達(dá)到更好的治理效果，排水標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格時還可考慮使用高級氧化技術(shù)進(jìn)行深度處理。

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任婕（1995.01-），女，漢，碩士在讀，目前從事研究方向?yàn)樗廴究刂婆c資源化。