含酚废水处理现状分析

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一、含酚废水的危害

含酚废水是一种来源广、水量大、危害十分严重的工业废水之一。其主要来源于焦化、煤气、炼油和以苯酚或酚醛为原料的化工、制药等生产过程。酚类化合物是一种原型质毒物,对一切生物个体都有毒害作用。它可通过皮肤及黏膜的接触而吸入或经口腔浸入生物体内,与细胞原浆中的蛋白质接触后形成不溶性蛋白质而使细胞失去活性,尤其对神经系统有较大的亲和力,使神经系统发生病变。当水中含酚类物质为0.002mg/L时,在水体加氯处理过程中会产生酚臭;浓度大于0.005mg/L时的水就不能饮用;浓度大于0.1mg/L时,水中的鱼肉有酚味不能食用;浓度大于1mg/L时,对鱼的生殖等项活动造成严重影响;而当水中酚类含量大于10mg/L时,鱼类等水生生物不能生存。综上所述,含酚废水对人们的正常生活造成严重影响,并危害人体健康安全,而且严重破坏自然生态平衡,造成严重的环境污染。

二、含酚废水处理现状分析

含酚废水的处理方法是随着对含酚废水危害性的认识和水处理技术的不断发展而逐渐发展起来的，目前已有很多关于含酚废水的处理方法，而且随着技术的不断发展，各种方法间还进行着相互的渗透组合，以达到更好的治理目的。目前对含酚废水的处理技术主要有以下几种，现将其优劣进行比较：

(一)溶剂萃取法

溶剂萃取法是工业上常用的废水脱酚方法之一。但采用通常的溶剂萃取工艺处理含酚废水，废水中的酚含量很难达到排放标准。络合萃取法处理高浓度含酚废水已在苯酚、制药等工厂得到应用,易于工业实施,经2～3个萃取理论级可以达到国家规定的排放标准。

(二)湿式催化氧化法

中等浓度的含酚废水有杂菌作用,不能用传统的生物法处理,一般采用化学氧化法处理。湿式空气氧化(WAO)是目前采用的处理技术之一。湿式空气氧化需要高温高压,不但能耗高而且对设备材质要求也高,因此,湿试空气氧化在实际应用中往往只做预处理技术来使用,这样可以节省能耗。而催化湿式氧化(CWAO)可以在较低的温度压力下达到较好的废水处理效果。但从目前的催化剂性能和效果来看,要达到将废水污染物彻底氧化分解仍然存在许多问题。

(三)电催化技术

近年来,电催化技术因其处理效率高、操作简便、易实现自动化、环境兼容性好等优点而引起了研究者的注意。电催化技术是在适当的控制条件下通过电极催化产生很强的自由基,从而能有效降解有机物,克服了均相光氧化法的投加氧化剂的缺陷。周明华等在经氟树脂改性的β-PbO2电极上电催化降解含酚废水,在温度25℃、电压710V、K2SO4含量为110g·L21、Ph为210时,模拟苯酚(100mg·L-1)废水经25min处理,COD降至60mg·L21以下,挥发酚完全消失。该方法用于处理含酚浓度大,酸性高且有一定含量的废水,可以不经稀释或中和调节等预处理而直接处理,具有很好的应用前景。

(四)光化学氧化法

(五)超声声化学氧化法

超声声化学氧化法是20世纪80年代后期新发展起来的有机污染物高效处理技术。ChristianPeterier等研究了氯代苯酚、苯酚等的声化学降解过程,发现这些酚类化合物最终都被完全矿化为HCl、H2O、CO和CO2。与其他水处理技术相比,超声辐射降解法仍存在处理量少、费用高的问题,目前仍属探索阶段,其工业化应用还有许多问题尚需解决。

(六)超临界水氧化法

超临界水氧化法是将有机污染物在超临界水中氧化分解为CO2、H2O等无害的小分子化合物。超临界水氧化法由于在特殊的高温、高压状态下反应,面临的主要问题是反应器材的腐蚀,对反应器材质要求高、功耗大,因而在一定程度上限制了其工业化应用。研制长期耐高温、耐腐蚀的反应器材质是该法大规模工业化应用的关键。

(七)活性污泥法

苯酚是一种生物毒性物质,既使在低浓度下对人体及微生物也有毒害作用,由于许多好氧菌及微生物可利用苯酚作为生长的碳源,因此活性污泥法是常用的除酚方法。但该法存在运行管理要求高、对毒物承受能力低、不适应冲击负荷、曝气池容积负荷低、污泥产生量大等不足之处,对组成复杂、浓度较高的含酚废水处理效果不理想。

(八)生物硫化床法

在我国已投产的工业含酚废水处理方法中,曝气池生物降解法作为二级处理技术被广泛采用。但该方法存在占地面积大、能耗高、氧利用率低等问题。

(九)酶制剂处理法

酶是一种高效专一的生物催化剂,自20世纪80年代起,开始了将酶制剂技术应用于废水处理的研究。例如用辣根酶加过氧化氢处理含酚330mg·L-1废水,酚去除率可达97%～99%;用酪氨酸酶可以使苯酚得到100%的降解。但水溶性酶属一次性消耗,导致处理成本高。为降低成本、提高酶的活性,酶的固定化技术将是该领域的研究重点。

(十)膜分离技术

该技术的研究工作自80年代初开展以来,逐渐扩展。有关膜萃取器的设计和应用研究已有报道。例如戴猷元等以不同体积浓度的TBP(煤油)-苯酚-水为实验体系,采用实验型聚砜中空纤维膜器进行膜萃取,其苯酚去除率均在80%以上,且随萃取剂中TBP含量的增大,其分离效率则更高。膜萃取技术正由基础研究向实用化阶段发展,解决全部问题还相当遥远。膜萃取数学模型的建立并指导膜器件的设计,萃取剂的选择等问题还需要做很多的工作。

三、含酚废水处理技术比较结果

通过以上比较发现膜蒸馏技术和电催化技术在处理苯酚废水中有较好的应用前景。在膜处理中,如果废水中的酚含量过高(如超过6%),会对膜造成损害。而电催化技术是在电化学的基础上发展起来的一种高效率的处理技术，它通过改变电极表面修饰物(有时为表面状态)或溶液相中的修饰物来大范围地改变反应的电势或反应速率，提高污染物的去除效率，减少能耗，是一种效率较高、效果不错的处理方法。将来可以重点研究不同催化剂作用下，均相催化电解氧化去除废水中高浓度的苯酚的处理效能,为电催化法处理含酚废水提供更多实验依据。