苯酚废水处理研究进展

孙海丽，李春琴，岳 斌，常国华

(兰州城市学院 地理与环境工程学院，甘肃 兰州 730000)

1 苯酚废水及其危害

苯酚是一种简单的酚类有机弱酸，是石油、造纸、橡胶等工业废水中常见有机污染物[1]，苯酚对很多生物体有较强的毒害作用，具有致癌、致畸和致突变作用，故已被许多国家列入重点污染物名单[2]。除了工业废水外，粪便和含氮有机物在分解过程中也会产生酚类化合物，所以城市中排出的大量粪便污水也是水体中酚污染的重要来源。

苯酚可以直接通过皮肤、粘膜的接触对人体产生毒害，能与细胞原浆中蛋白质发生化学反应导致细胞失活[3,4]。低浓度苯酚溶液仅能使蛋白质发生变性，而高浓度苯酚溶液能够使蛋白质发生凝固，最终引起组织坏死[5]。苯酚对一切生命个体都有毒杀作用，浓度大约0.2%的苯酚就有杀菌作用，约1%就可以杀死一般的细菌，约1.3%就可以杀死真菌。水质受含酚废水污染后，会产生许多严重后果。当水中的苯酚浓度为0.1～0.2 g/L时就会引起水体发臭现象，进而影响鱼类的繁殖，鱼贝类质量也会下降，鱼肉还会有酚味，甚至无法食用；当水中的苯酚浓度为6.5～9.3 g/L时鱼类就会中毒死亡，甚至绝迹；当用含酚浓度大于100 g/L的废水灌溉农田时，就会让农作物直接枯死，引起大量减产[6]。2017年，WHO 已将酚类化合物列为可能的致癌物之一。由于以上种种原因，如何去除工业废水中的酚类化合物已经成为当代环境领域重点研究的问题之一[7]。

2 苯酚废水的处理方法

随着人们对苯酚造成危害的进一步研究，目前已形成了多种处理含酚废水的方法，归纳总结起来主要包括3种：物理法、化学法和生物法[8,9]。

2.1 物理法

物理处理法主要包括：吸附、萃取、蒸馏、气浮、离子交换和膜分离等方法[10]。与其他方法相比，吸附法来源广泛、安全可靠、应用范围广、化学性质稳定、处理程度高，主要适用于高、低浓度的含酚废水处理，是一种方便易行的处理方法[11]，这种方法主要是利用各种吸附材料(如沸石、活性炭、硅藻土等)的多孔结构将废水中的有毒有害物质吸附在其表面，然后利用物理或化学等方法进一步解吸脱附处理。在一些常见的吸附材料中，活性炭的吸附性能较好，但是其价格较高。所以，在处理效果好的基础上还应考虑到处理成本问题。目前，人们已寻找出价格低廉、处理效果好的新型吸附材料，包括生物吸附材料、天然吸附材料、工农业副产品吸附材料等。

2.2 化学法处理含酚废水

化学处理法主要包括：氧化、还原、中和、沉淀、电解、光催化等方法，处理含酚废水的化学法主要是以化学氧化为主[12]，该方法较适用于低浓度的含酚废水的降解处理，其主要是利用一些化学氧化剂的强氧化性作用与含酚废水中的酚类物质发生氧化还原反应，以达到去除效果。化学氧化法的工艺设备简单易操作、处理程度高且无二次污染，但费用较高，且处理之后的酚类物质不能再次回收，使其使用与发展受到限制。常见的化学氧化方法主要有光催化氧化、湿式催化氧化、电催化、超声声化学氧化、超临界水氧化等方法[13]。其中，光催化氧化法是一种新兴的高级处理含酚废水的技术，适用于较高浓度含酚废水的处理，这种方法操作技术简单、成本低、降解速率快、处理程度高、无二次污染、可回收反复利用。此外，电催化氧化法、超临界氧化法等新兴处理技术也具有类似的优点，已引起学界的广泛关注，这些新兴处理技术将会市场中也越来越受欢迎。

2.3 生物法处理含酚废水

目前，生物法是一种处理废水比较普遍的、经济有效的技术方法，现已广泛应用于含酚废水的处理。这种方法主要利用植物、动物和微生物的新陈代谢来降解转化有机物，以合成自身的所需的小分子化合物质。污水的生物处理方法多种多样，但根据微生物与氧的关系，可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。

2.3.1 好氧生物处理法

根据微生物在结构中的悬浮或固定状态，好氧生物处理可分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法具有很好的净化能力，是当前工作效率高且无二次污染的一种人工生物处理方法，因而在生活中得到十分广泛的使用。活性污泥法即在利于微生物生存的条件下，废水中酚类物质和活性污泥充分接触后，使其尽可能的吸附在污泥表面，从而使废水达到净化的一种方法。活性污泥法适用于含酚浓度小于300 g/L的低浓度废水的处理，其设备简单易操作、占地面积少、处理效果好、无二次污染，并且受气候变化的影响较小，但是这种方法也存在产生的污泥量大，对毒物耐受能力差并且不能回收酚等缺点[14]。活性污泥法的基本流程如图1所示。

图1 活性污泥法基本流程

生物膜法是利用附着在滤料表面的微生物的代谢作用，去除废水中污染物的一种方法[15]。这种方法适用于低浓度废水的一、二级处理，具有操作管理方便、适应性强、费用低、供氧充分、污泥量少、处理效率好以及无污泥膨胀等优点，但是其对预处理要求较高，所以选择一种高性能的处理技术非常关键。常用方法主要有生物接触氧化法、塔式生物滤池、生物流化床、生物转盘和氧化塘等。

2.3.2 厌氧生物处理法

在厌氧条件下，厌氧消化是利用厌氧或兼性厌氧微生物代谢将废水中的有机污染物转化为CO2、CH4、CO和H2的一种方法。厌氧消化过程如图2所示，这个过程主要是在水解产酸菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌这3种菌的作用下完成的，并且保持着一种动态平衡。

图2 厌氧消化过程

3 结论与展望

含酚废水的任意排放导致水质恶化，严重影响了人类的身心健康，也制约了城市的可持续发展，因此寻求有效环保的措施处理含酚废水亟待解决。与生物法相比，物理和化学法运行费用高、会造成二次污染、难以大规模使用。但是生物法设备简单易操作、处理效果好、出水水质好、处理量大、安全可靠且不会造成二次污染，可以广泛地应用于苯酚造成的污染处理研究方面，但是含酚废水很难降解，所以降解含酚废水的微生物菌株要求具有比较强的降解能力。近几年，很多国内外学者努力致力于能高效降解苯酚的微生物菌株的研究，现已在这方面有很大的突破。实际中处理含酚废水，不仅要考虑环境污染问题，也要考虑到社会效益以及经济效益，在三者结合中寻求最优方案[16～17]。