廢水中苯酚處理方法

      一般來說，石化產(chǎn)業(yè)排放的廢水中主要的污染物質(zhì)為COD、氨氮、酚類、硫化物和石油類等。根據(jù)企業(yè)類型、產(chǎn)品和工藝等的不同，石化廢水中還含有環(huán)芳烴化合物、雜環(huán)化合物等不同種類的污染物質(zhì)。酚類物質(zhì)在低濃度時易使細胞變性，高濃度時可以導致蛋白質(zhì)凝固。石化廢水中的酚類物質(zhì)一般以毒性最大的苯酚為主，所以目前環(huán)境監(jiān)測通常以苯酚作為污染指標參數(shù)。

　　1、苯酚的危害及污染現(xiàn)狀

　　苯酚進入環(huán)境中，易溶于水或揮發(fā)進入空氣中與人類或其他生物接觸，進而威脅其生命健康安全。苯酚有一定腐蝕性，可損壞人類和動物的皮膚。人類或動物吸入高濃度苯酚氣體后，可導致多種不適癥狀，如頭痛、頭暈或視物模糊等。如果飲食飲水中含有苯酚，則可導致人或動物的消化道灼傷，體內(nèi)有明顯的灼燒感，進而引起胃穿孔或急性腎功能衰竭。世界衛(wèi)生組織提出飲用水中苯酚濃度小于lμg/L，水體中揮發(fā)酚總濃度小于2μg/L。苯酚作為一種石化產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要原料和主要的廢棄物，如不進行妥善處理和保存，將會對自然環(huán)境、人類安全造成巨大的危害。因此，國內(nèi)外環(huán)保工作者進行了大量的實驗、研究，開發(fā)出了多種酚類廢水處理技術(shù)。

　　2、苯酚廢水的處理方法目

　　前，酚類廢水的處理一般遵循三種思路。

　　第一，采用多種方法降解水體中的苯酚以使其濃度降低至符合國家標準，從而實現(xiàn)無害化排放。這種思路一般是針對酚類物質(zhì)濃度較低的廢水。

　　第二，將酚類物質(zhì)從廢水中提取出來，對其進行回收再利用。這種思路一般是針對酚類物質(zhì)濃度較高的廢水。

　　第三，在產(chǎn)生酚類物質(zhì)的生產(chǎn)過程中添加其他工藝，直接將含有酚類物質(zhì)的廢水循環(huán)利用，從而實現(xiàn)含酚廢水的零排放。

　　基于酚類廢水處理的三種思路，對于高濃度的酚類廢水，通常先對酚類物質(zhì)進行提取回收，然后再進行處理;對于低濃度的酚類廢水，可以先進行濃縮或富集使酚類物質(zhì)濃度升高，然后進行提取回收再進行處理;對于濃度非常小沒有回收價值的廢水，可以使用生物處理法、物理法或化學法進行處理。

　　2.1 廢水中酚類物質(zhì)的回收方法

　　對于高濃度的酚類廢水，以及濃度且具有回收利用價值的酚類廢水，主要的處理方法是將廢水中的酚類物質(zhì)進行回收。常用的回收方法有溶劑萃取法、吸附法和汽提法等方法。

　　(1)溶劑萃取法。

　　溶劑萃取法是工業(yè)生產(chǎn)中常用的廢水脫酚方法，常用來處理高濃度含酚廢水。針對不同水質(zhì)、不同濃度的廢水，根據(jù)萃取劑對酚類物質(zhì)的溶解度、萃取劑的回收、萃取劑的物理和化學性質(zhì)、萃取劑的成本等因素選取合適的萃取劑。如以煤油和磷酸三丁酯作為萃取劑萃取高濃度含酚廢水，酚類物質(zhì)的萃取率可達80%以上，而萃取劑的回收率可達98%以上;用含5%的N-503煤油作為萃取劑，酚類物質(zhì)回收率可達80%以上。對于整體的溶劑萃取法來說，絡(luò)合萃取脫酚法是一種適用范圍廣泛、分離效率較高、操作方便、成本較低的酚類物質(zhì)溶劑萃取方法。

　　(2)吸附法。

　　吸附法是利用多孔的吸附劑吸附水中的酚類物質(zhì)，再利用NaOH等溶液解脫吸附，從而實現(xiàn)酚類物質(zhì)與廢水分離的方法。吸附法因為其處理效果較好，吸附劑比較容易回收再利用，在苯酚廢水的處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。常見的吸附劑包括吸附樹脂、活性炭和生物質(zhì)吸附劑等。吸附樹脂表面存在大量的空穴，因而具有較大比表面積，所以吸附效果較好，容易解吸和再生，比其他吸附劑存在很大優(yōu)勢。活性炭作為吸附劑對污染物質(zhì)的吸附能力一般，但是可以通過加磁等改性措施，提高活性炭對酚類污染物質(zhì)的吸附能力。生物質(zhì)吸附劑同樣可以通過各種方法提高吸附效率。

　　(3)汽提法。

　　汽提法通常用來回收處理廢水中的揮發(fā)性酚類物質(zhì)。將空氣或水蒸氣等載氣通入廢水當中，使載氣與廢水充分接觸，廢水中的揮發(fā)性酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)入載氣中，從而實現(xiàn)廢水中酚類物質(zhì)的分離回收。該方法的脫酚效率一般在70%左右，且不穩(wěn)定，所以該技術(shù)需要進一步研究改進，才能更好的發(fā)揮作用。

　　2.2 廢水中酚類物質(zhì)的處理方法

　　對于極低濃度或者沒有回收價值的含酚廢水，可以使用生物處理法、物理法和化學法對其進行處理。

　　(1)生物處理法。

　　生物處理法是利用微生物的新陳代謝作用降解水中的污染物質(zhì)，使污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、N2和H2O等物質(zhì)的處理方法，是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛、效果最好的廢水處理方法之一。生物處理法處理苯酚廢水主要包括活性污泥法、好氧-厭氧生物法、生物膜法等方法。活性污泥法作為經(jīng)典的污水處理方法，早已大量運用于含酚廢水的處理。但是在實際應(yīng)用中，活性污泥法存在對毒物承受能力低、不耐高沖擊負荷、對濃度較高的含酚廢水處理效果不佳等缺點。因此，近年來人們研究開發(fā)出了許多改良的活性污泥法，在對廢水中苯酚的降解實驗中取得了良好的效果。單獨的好氧或厭氧工藝在降解苯酚時均有一定的局限性，通過好氧厭氧工藝的結(jié)合，不僅可以對廢水中的苯酚進行降解處理，同時可以有效降低廢水中COD和氨氮含量。與活性污泥法相同，生物膜法同樣是一種經(jīng)典、成熟的污水處理方法，應(yīng)用于各行業(yè)廢水處理工藝。微生物附著生長在某些固體物表面形成生物膜，當污水接觸生物膜后，水中的污染物質(zhì)被微生物分解利用，進而轉(zhuǎn)化成為無害物質(zhì)。

　　(2)物理法。

　　回收酚類物質(zhì)的溶劑萃取法、吸附法和汽提法等方法大多屬于物理法。

　　(3)化學法。

　　化學法主要是依靠加入廢水中的化學物質(zhì)與苯酚產(chǎn)生氧化、催化氧化、絮凝、沉淀等作用而將苯酚從廢水中去除的方法。主要包括超臨界水氧化法、超聲波氧化法、濕式氧化法、化學絮凝法、電化學催化氧化法、臭氧催化氧化法和光催化氧化法等。當有機物和氧溶解于超臨界水中后發(fā)生劇烈而迅速地接觸并發(fā)生迅速氧化反應(yīng)，可氧化降解體系中大部分的有機物質(zhì)。

　　丁軍委等利用自建的反應(yīng)裝置進行苯酚降解實驗，降解率可達96%。由此可見，超臨界水氧化法具有廣泛的應(yīng)用前景。由于超聲波在介質(zhì)中的空化作用，產(chǎn)生瞬間高溫、水相燃燒和自由基反應(yīng)，導致水中的有機物質(zhì)發(fā)生燃燒和與OH·等自由基的氧化還原反應(yīng)，從而實現(xiàn)降解。只要降解條件合適，反應(yīng)時間足夠，超聲波氧化的最終產(chǎn)物基本都為熱力學穩(wěn)定的單質(zhì)或礦化物質(zhì)。P.Christian等采用超聲波降解氯代苯酚、苯酚等化合物，得到的產(chǎn)物為HCl、H2O和CO2等。

　　濕式氧化法是使液體中懸浮或溶解狀的有機物進行高溫高壓氧化處理的方法，適用于高濃度的廢水。鄭文齊等采用濕式氧化法處理含酚煤氣廢水，幾乎完全去除酚、氰、硫等物質(zhì)，同時對COD的去除率也達到60%以上?？桌杳鞯炔捎脻袷窖趸ǎ?h將200mg/L的苯酚完全降解。但是，濕式氧化法投資較大、設(shè)備要求高，所以一般作為預處理手段與活性污泥法等方法聯(lián)用。

　　化學絮凝法是向含酚廢水中投加絮凝劑，絮凝劑與酚類物質(zhì)產(chǎn)生絮凝作用形成沉淀，從而實現(xiàn)酚類物質(zhì)的去除。絮凝法是處理廢水的傳統(tǒng)方法之一，近年來有許多利用化學絮凝法處理水體中苯酚的報道，處理效果較好，苯酚的降解率可以達到80%以上。

　　電化學催化氧化法是通過電極反應(yīng)催化產(chǎn)生羥基自由基，進而氧化酚類物質(zhì)使其從廢水中降解的方法。蔡佳興利用電化學聚合-剝離法對水樣中苯酚進行降解剝離，苯酚去除率可達90%以上。王雅瓊等采用Ti/SnO2+Sb2O3電極降解苯酚，苯酚去除率可達98.5%。

　　臭氧催化氧化法是近年來新發(fā)展起來的新型廢水處理技術(shù)，其本質(zhì)是臭氧與水反應(yīng)生成羥基自由基，利用羥基自由基的強氧化性與水中的苯酚進行氧化還原反應(yīng)，從而實現(xiàn)苯酚的降解。郭晗考察了單獨O3、O3/UV、O3/TiO2和O3/TiO2/γ-Al2O3四種體系對苯酚的降解性能，結(jié)果表明，四種體系對苯酚的去除率都達到了98%以上。臭氧催化氧化反應(yīng)迅速、流程簡單，沒有二次污染，具有廣闊的應(yīng)用前景，是目前受到廣泛研究的技術(shù)之一。