工业含酚废水的处理技术研究

胡晓明

【摘 要】含酚废水主要来源于焦化、炼油、煤气等行业，其数量多，危害大。长期饮用含酚的水可引起慢性积累性中毒，引起头晕、出疹、瘙痒、贫血及各种神经系统症状，酚对皮肤和粘膜有强烈的腐蚀作用，也可对人的肝脏造成伤害。由于含酚废水对环境及生物活体造成巨大危害，在我国被列为重点解决的有害废水之一。

【关键词】含酚废水；处理技术

引言：

目前国内外对含酚废水的处理方法可分为物理法、化学法和生物法。物理法包括吸附法、萃取法等，化学法包括化学氧化、光催化氧化等。这两类方法适用于含酚浓度较高、毒性较强的废水。对于酚类化合物浓度较低的废水，生物法因其高效、节能、经济、残留少、无二次污染等特点而被广泛使用，具有广阔的应用前景。

1、物理法处理含酚废水

1.1吸附法

吸附法是一种简单、易行的处理废水的方法，应用于废水处理已有报道。目前广泛采用的固体吸附剂有活性炭、磺化煤、大孔树脂等。磺化煤虽然再生容易，但吸附容量较小，处理后废水中含酚量远达不到排放标准，需进行二级处理。活性炭的吸附容量大，对高、低浓度废水都有较好的去除效果，但随着活性炭用量的迅速增加，活性炭的再生显得愈来愈重要。

1.2膜萃取法

膜萃取技术的研究工作自20世纪80年代初开展以来，有关膜萃取器的设计工作和应用于含酚废水的处理已有报道。在上述文献中，已建立膜萃取数学模型并用于指导膜器件的设计，但萃取剂的选择等问题还需要做很多的工作。在未来的研究工作中，将乳状液膜的一些概念和优点移植到膜萃取器中，可能推进膜萃取分离技术的发展。目前，膜分离技术正由基础研究向实用化阶段发展，随着高分子材料及制膜工业的发展，膜分离技术在含酚废水处理方面拥有较好的应用前景。

1.3溶剂萃取法

溶剂萃取法利用难溶于水的萃取剂与废水进行接触，使废水中酚类物质与萃取剂进行物理或化学结合，實现酚类物质的相转移。溶剂萃取法常用的萃取剂有苯、汽油、醋酸丁酯、丁醇等。目前使用较多的有N-503、7301树脂、803#液体树脂、TBP及TOPO等。20世纪80年代King提出了络合萃取法，该法对酚类物质的分离具有高效性和高选择性。其中的固定相络合萃取法具有操作范围广、容易再生、处理效果好等特点，是一个具有价格竞争优势、高效、可靠的新技术。葛宜掌等提出了用协同-络合萃取法回收含酚废水中酚类物质的方法，并在此法理论的基础上，开发了4种HC新型萃取剂。采用溶剂萃取方法去除酚的工艺已趋于成熟，但该法操作复杂，会给环境带来新的污染，昂贵的溶剂在废水中的微量溶解损失将降低经济效益。

2、化学法处理含酚废水

光催化纳米材料主要为金属氧化物或复合氧化物半导体材料。金属的能带是连续的，而半导体的能带是不连续的，具有相对特殊的电子结构。半导体导带与价带之问的能量差称为禁带。稳定状态下，能量较低的价带允满电子，能量较高的导带则是空的，当半导体受到能量大于禁带的光照射时，价带中的电子吸收能量可被激发跃迁进入导带，变成高活性的电子，同时价带则产生一个带正电荷的空穴。吸附在半导体催化剂表面上的H2O在电子-空穴对的作用下生成HO，而HO反应活性高，可与有机污染物分子发生一系列降解反应。若要实现价带电子向导带跃迁，照射光的能量必需等于或大于半导体禁带的宽度。

3、生物法处理含酚废水

3.1好氧生物处理法

好氧生物处理法因其反应速度快、效率高，广泛用于低浓度的含酚废水处理。Stephen等分别在两个反应器中接种活性污泥（R1）和好氧颗粒污泥（R2）处理苯酚废水。R1系统4d后不能完全去除苯酚，R2系统初始去除苯酚较慢，但从第3d开始能稳定去除苯酚。16SrRNA指纹分析表明R1系统从第0d至第3d群落多样性减少导致去除效果下降；而R2系统群落结构有所变化但多样性并未减少，所以系统去除效果稳定。由此可见，在污水处理过程中好氧颗粒污泥比活性污泥更有应用价值。陈竹等在微好氧的条件下培养出颗粒污泥并用含五氯酚（PCP）的废水对颗粒污泥进行驯化。颗粒污泥培养成熟后，PCP和COD的去除率分别达到85.3%和86.1%。用扫描电镜观察了颗粒污泥的结构，发现颗粒污泥内细菌种群丰富，大多数为短杆菌和球菌。同时采用PCR-DGGE技术对培养出的微好氧颗粒污泥以及用PCP驯化后的颗粒污泥中微生物的种群进行了初步分析和对比，发现经PCP驯化后的微生物种群新增了不动杆菌、变形杆菌和硫酸盐还原菌等菌群。

有专家利用典型的活性污泥研究了辛基酚的好氧生物降解，OP浓度在50～150μg/L范围内时去除率较高且基本保持稳定。实验证明，较长的水力停留时间（12h）和碳氮比（2∶1）有利于OP生物降解，而OP初始浓度对主要污染物的去除率未显示出明显影响。同时，在好氧活性污泥反应器运行期间的污泥样品中，通过DGGE分析分离到17个菌种核酸片段，条带OPRB-3、OPRB-4、OPRB-6在所有的污泥样品中均能分离到，OPRB-3、OPRB-4条带判断为反应器中的优势种。还有专家根据含酚焦化废水的水质特点，采用二氧化氯催化氧化-混凝-好氧曝气工艺对焦化废水进行中试处理。通过前期二氧化氯催化氧化提高混凝效果并降低后期生化处理负荷。当后期生化处理控制停留时间为48h时，最终使出水COD值达到120mg/L，达到GB13456-92国家排放标准中COD值的二级排放标准。

3.2厌氧生物处理法

厌氧生物处理法是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。相较于好氧生物处理法，厌氧生物处理法可处理更高浓度的有机废水。因此，目前将此方法用于处理中、高浓度的含酚废水及好氧法不易处理的废水。

有专家通过摇床间歇实验，研究了厌氧微生物与零价铁（Fe0）联合体系降解2，4，6-三氯酚（TCP）的特性。结果表明，Fe0可以显著提高厌氧微生物对TCP的降解效率，缩短滞后期。在pH7.5，35℃，150r/min，Fe010g/L条件下，TCP初始浓度为30mg/L时，TCP降解的拟一级反应速率常数为0.0207h-1，添加少量碳源可达到0.0390h-1，添加碳源的体系在220h内连续多次投加TCP降解率达到80%以上，而不加碳源的体系在第2次投加TCP后降解率只有30%左右。不同种类的碳源对体系降解TCP的影响效果不同，以甲酸盐作为碳源对TCP的降解速率最快。石先阳等采用不断增加苯酚浓度、降低葡萄糖浓度的方法驯化得到厌氧污泥中以苯酚为唯一碳源生长的微生物。初始苯酚浓度为420mg/L时，接种168h后驯化污泥对苯酚的分解效率达到100%，COD的去除率为99.5%。对苯酚间歇厌氧降解过程进行分析，得出结论苯酚浓度在0～1680mg/L范围内，其厌氧降解过程符合一级动力学。将驯化污泥接种于UASB中可实现对含酚废水处理的连续运行，最大的有机负荷达2gCOD/（L·d），稳定运行时苯酚的去除率可维持在96%以上。

【结语】

酚类化合物是一种原型质毒物，对一切生活个体都有毒杀作用。任意排放后会引起农作物枯死和减产，此类污染引起鱼类、家畜及至人群急性中毒的事例，国内外都有报导，多数是由不法企业违法排污造成的，致使排放地环境质量下降，生态恶化，不仅危害当地群众的身体健康和正常生产，甚至还会成为影响社会稳定的因素。因此，在工业生产过程中，必须严格控制氰化物的使用和排放量。尤其要有完善的污水处理设施以减少氰化物的外排量。自2008年6月1日起，新的《中华人民共和国水污染防治法》就对工业废水排放有了严格的规定和违法处理措施，政府也逐年加大力度，彻底整顿废水排放企业，杜绝工业废水污染。

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