含酚廢水處理技術的研究現狀及發展趨勢

周玉玲

內蒙古大唐國際再生資源開發有限公司

含酚廢水處理技術的研究現狀及發展趨勢

周玉玲

內蒙古大唐國際再生資源開發有限公司

含酚廢水是一種較為常見的有害廢水，具有來源廣、數量多、危害大、難降解的特點，主要來自石油化工、煤化工和制藥行業。苯酚進入人體后會引起蛋白質變性和凝固;當水中苯酚的質量濃度大于10 mg/L時，將引起魚類等水生生物的死亡;用質量濃度大于100 mg/L的苯酚廢水灌溉會造成農作物減產或枯死。因此，研究含酚廢水的處理技術對于保護環境具有重要意義。本研討論了含酚廢水處理技術使用范圍，以及為含酚廢水的處理提供一些參考和建議。

含酚廢水處理技術；現狀；發展趨勢

引言

酚類化合物屬于芳烴類化合物，主要來源于焦化石油、化工等工業生產中。含酚廢水主要包括苯酚、對硝基苯酚和氯酚等有毒有害污染物，是一種典型的難降解有機廢水。這種廢水若不經處理任意排放，會對人體、水體、魚類以及農作物帶來嚴重危害。因此，美國衛生機構規定飲用水中酚的含量必須低于1mg/L，而我國工業廢水排放標準亦規定工業廢水中酚含量不得高于5mg/L。鑒于含酚廢水的嚴重不良影響，大力開展含酚廢水的治理研究，不斷改進含酚廢水的處理技術，是保護環境和造福人類的重要任務。

一、氣化含酚廢水的危害

雖然魯奇碎煤加壓氣化技術產生的廢水具有水量大、污染范圍廣、危害大、難處理等特點，但是該氣化技術氣化合成氣中所含的甲烷含量可觀，仍是當前各建設單位心中較為理想的煤制天然氣項目氣化技術路線選擇。考察含酚廢水的危害性，主要在于廢水中的酚類化合物。酚類化合物屬于原型質毒物，具有使蛋白質變性和凝固的功能，有很強的殺菌效果，且對一切活體都有毒殺作用，這也是含酚廢水(酚含量較高)不能直接采用生化處理的原因。這里有一個量化的概念，即當飲用水中酚類污染物含量達到0.001mg/L時，就會產生難聞的氣味；當酚類污染物含量超過0.002mg/L時，將會影響到人的身體健康；當酚類污染物含量達到0.1～0.2mg/L時，水體中的魚將不能食用；當酚類污染物含量達到6.5～9.3mg/L時，水體中的魚類等水生生物將會大量死亡；當酚類污染物含量高于100mg/L時，此類廢水若直接用于農作物灌溉，將會造成農作物大量減產或枯死。對人體而言，若長期飲用被酚類物質污染的水，將會引起貧血、頭暈以及神經系統病癥，而且酚類物質溶解于水，不僅能夠引起中毒等癥狀，還是世界公認的致癌物質。因此，如果含酚廢水得不到有效處理，將對自然生態系統造成嚴重的危害，因此，大力開展新型煤氣化技術的研究，盡量減少含酚廢水的產生，并立足當前實際情況，加大對已經建成開車的魯奇碎煤加壓氣化裝置水處理設施進行升級改造，是環境保護和造福人類的重要任務，勢在必行。

二、物理法

(一)萃取法

萃取法是利用酚類物質在萃取劑和水中的溶解度的不同，采用不溶于水的萃取劑萃取酚類物質，是工業上常用的廢水脫酚方法之一，但該法操作復雜，廢水中酚含量很難達到排放標準，而且萃取劑多價格昂貴，在處理過程中萃取劑微量溶于水造成損失，故該方法易造成二次污染、增加成本。

(二)吸附法

吸附法利用吸附劑將酚類從水中移除，當吸附達到飽和后，再用蒸汽、堿液、有機溶劑等進行解吸脫附。目前，活性炭、大孔樹脂、磺化煤、膨潤土是吸附劑的主要類型。活性炭的比表面積較大，微孔結構豐富，吸附容量大。El-Naas等用棗椰核制備活性炭，可充分吸附苯酚質量濃度為88mg/L的煉油廢水和質量濃度為100mg/L的苯酚溶液，采用乙醇作為再生溶劑，經4次再生后，吸附效率仍超過86%。無選擇性和相對較差的機械強度限制了活性炭的廣泛應用，和活性炭相比較，大孔樹脂由于其在復雜條件下吸附量大、機械強度高而更有優勢。Qiu等用傳統的懸浮聚合法制備以丙烯酸酯為基本組分的交聯共聚物(BMS樹脂)，對質量濃度高達93000mg/L的苯酚溶液進行處理，吸附量最高可達1000mg/g，飽和BMS樹脂很容易完全再生，在重復使用時吸附能力不變。采用吸附法處理含酚廢水可回收酚類，降低廢水毒性，有利于后續處理。但是吸附法也存在一些問題，如活性炭再生困難，大孔樹脂成本較高。因此，尋找制作廉價高效活性炭的方法和原料，降低大孔樹脂的生產成本，開發新型高效低價吸附劑是未來的發展趨勢。

三、化學法

(一)氧化法

氧化法有化學氧化法、濕式氧化法、催化氧化法。化學氧化法主要是通過外加氧化劑(過氧化物、高錳酸鉀、臭氧、氯系氧化劑或光照等)與溶解在水體中的酚類物質發生化學反應，從而達到降解有機物的目的，但是這種方法氧化劑生產成本高、易形成二次污染，使其應用受到一定程度的限制；濕式氧化法是在化學氧化法基礎上發展起來的一種優良的污水處理技術，它是在高溫、高壓下，利用外加氧化劑將有機污染物氧化降解從而達到去除污染物的目的，該法的突出優點是能徹底氧化高濃度、難降解污染物，缺點是因要求高溫、高壓而大大增加了投資成本和運行成本；催化氧化法是在有催化劑的條件下降解有機污染物的過程，該法也主要是通過過渡金屬或其氧化物做催化劑產生羥基自由基，從而高效降解酚類等有機物，該法對催化劑的技術含量要求比較高，技術相對復雜，如果使用貴重金屬，成本會很高。

(二)電解法

在電解反應中，中間產物或者終極產物會有很高的化學活性，對處理含酚廢水有較顯著的效果。表1對比了兩種電解法在處理含酚廢水時的差異。

表1 兩種電解法處理含酚廢水的比較

(三)芬頓氧化技術

芬頓氧化是通過H2O2和亞鐵離子作用形成具有極強氧化能力的芬頓試劑，進而將難降解有機物氧化為小分子有機物或無機物。同時，亞鐵離子轉化為鐵離子，調節溶液的pH值至堿性，可以生成Fe(OH)3膠體，通過絮凝沉淀的方式也可以降低廢水中的COD，可應用于煤氣化廢水的深度處理工段。王春敏等用芬頓試劑處理焦化廢水，在最優的操作條件下，焦化廢水的COD去除率達到88.9%，如保持H2O2的總加入量不變，分三批加入，可將COD去除率提高到92%。胡佳欣等采用混凝+芬頓法處理煤化工廢水，通過正交試驗研究了聚合氯化鋁鐵混凝劑和芬頓氧化各反應因素對煤化工廢水處理效果的影響，結果表明：在最優條件下，煤化工廢水的COD去除率可以達到55.53%。劉璞等采用芬頓氧化+混凝沉淀法處理生化處理后的焦化廢水，研究了Fe2+和H2O2質量比、H2O2加入量、PFS投加量、pH值等因素對COD去除率的影響，COD最高去除率可達到72.7%，達到排放標準。

四、生物法

生物法具有處理量大、成本低、無二次污染等優點，目前應用較多的有活性污泥法和生物膜法。該法對低濃度的含酚廢水處理效果較好，對于高濃度含酚廢水，傳統生物法的處理效率較低。周超采用LTBR(萊特生物器)工藝處理堿渣廢水，進水COD的質量濃度為10000～22000mg/L，酚平均質量濃度為2235mg/L，經過深度處理后，出水COD的質量濃度為500～1200mg/L，酚平均質量濃度為1.1mg/L，去除率高達99%。活性污泥法處理效率高，操作簡單，工藝較為成熟，是處理低濃度含酚廢水的主要方法，但存在污泥產量大等問題。生物膜法是在生物濾池中利用微生物附著在過濾介質表面來處理廢水的方法，與活性污泥法相比，生物膜法的生物密度更大、耐污力更強、管理更容易。生物膜法包括生物接觸氧化法、生物濾池法和生物轉盤法。Fang等向煤氣化廢水中加入苯酚降解菌，采用生物接觸氧化反應器處理，廢水的COD質量濃度為2580.7～2710.9mg/L，總酚的質量濃度為355.4～403.6mg/L，通過加入苯酚降解菌，COD的去除率從58%提高至78%，總酚的去除率從66%提高至80%。在混合型反應器中結合附著生長和懸浮生長比使用單一方法更有效。Dey等將由滴濾池和曝氣池組成的混合反應器和混合型微生物菌落用于處理廢水，該廢水為人工合成廢水，由苯酚和間甲酚組成，底物去除率為71%～100%。

結束語

化工產業高速發展的同時也給人類賴以生存的環境帶來了嚴重的污染，含酚廢水治理問題是國內外普遍重視的一個問題，目前，處理廢水中酚類物質的方法有很多，歸納起來主要有物理法、化學法和生物法。這些方法還處于實驗室的初始階段，暫時不能帶來明顯的經濟效益，產業化應用的規模不大。此外，基因工程菌的構建和原生質體融合技術應用的研究是當前國內外科研工作者努力的方向。

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