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工业含酚废水处理工艺研究

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摘要:工业废水中所含的酚类物质,因其不易降解性和毒性,危害极大,是国家水污染控制中列为重点解决的有毒有害废水之一。目前国内外对含酚废水的处理工艺研究较多,各种新工艺新思路不断出现。本文对近年来国内含酚废水的处理工艺研究的进展进行了梳理,对各种工艺的原理和优缺点进行了对比和分析,为水处理项目的技术选择提供参考。

关键词:含酚废水;处理工艺;研究综述

含酚废水的来源非常广泛,主要来自煤化工、制药企业、石油化工和酚醛树脂生产厂家等。酚类化合物能使蛋白质凝固,对几乎所有生物都有毒害性,长期暴露在高浓度蒸汽下或饮用被酚污染了的水,可引起慢性积累中毒,对人体造成癌变、突变和畸变效应,危害极大,是国家水污染控制中列为重点解决的有毒有害废水之一。我国《污水综合排放标准》规定工厂排水苯酚含量<2.0mg/L,国家一级排放标准为苯酚含量<0.5mg/L。治理含酚废水的一个最重要的途径是研究酚类物质的回收工艺,以实现资源的再利用。含酚废水的处理方法多种多样,一般分为物理法、化学法、生物化学法等,现对各种方法分述如下。

1.物理法

1.1吸附法

吸附法是传统的含酚废水处理方法,也是应用较多的方法。张萌等人将褐煤制成特种活性炭,用以处理含酚废水。实验表明,当控制一定条件,采用这种特种活性炭每10g便可处理150ml的含酚废水。且去除率可达99%以上。王津男等人合成对苯酚具有吸附、脱附性能的新型JN-2树脂,以此来处理含酚废水,通过实验得出,当温度不高于30℃,流量小于3BV/h的情况下,废水的酚类物质的去除率可大于98%。黄旭光等人研究水葫芦茎处理苯酚废水,通过实验,发现每5g干制水葫芦茎可处理质量浓度为42.2mg/L的含酚废水,去除率极高。且水葫芦为外来入侵物种,成本低,原料来源广泛。此种方法为含酚废水的处理提供了新的思路。

1.2萃取法

萃取法处理含酚废水具有过程简单,萃取剂经过再生可重复使用的优点。陈嘉昂等以磷酸三丁酯为络合萃取剂,通过实验指出,磷酸三丁酯对含酚废水中的酚类物质的萃取能力较强。甲苯稀释剂的添加有利于萃取过程的进行。这种含酚废水的处理方法具有非常大的应用前景。戴猷元等提出的络合萃取法处处理含酚废水技术,实验表明,采用此种方法具有分层迅速、接触级少的特点。QH型萃取剂有良好的应用前景。胡俊杰等以新型水杨酸为萃取剂,处理含酚量为6000-12000mg/L的废水,结果表明,使用这种新型萃取剂可使萃取率高达99%以上,且此种含酚废水处理方法具有溶解度小,分层速度快等特点。

1.3液膜法

液膜法处理含酚废水的优点在于其能耗低而处理效率高,它的关键在于萃取剂的选择。汪丛等人研究了以磷酸三丁酯为载体的Span-80/甲苯/NaOH乳状液膜体系,通过实验研究得出油水比,乳水比,pH,接触时间等都对结果有影响。指出了最佳的反应条件。邓桂春等利用乳状液膜法对含酚废水进行处理,以煤油/Span80/液体石蜡/NaOH为体系,控制油内比和乳水比,当制膜速度为1790r/min,制膜时间30min,乳水混合速度190r/min,反应一段时间,去除率可高达98%以上。

2.化学法

2.1氧化法

氧化法对酚类净化率相当高,一般不会对环境产生二次污染,常见的氧化法有二氧化氯氧化法,超临界水氧化法,光催化氧化法等。王文明等利用二氧化氯有强氧化性的特点,通过二氧化氯氧化法去尝试处理黑龙江省齐齐哈尔市一厂生产酚醛树脂后所产生的废水,其除去率可达到99.5%,这个去除率相当高。由此可见,利用二氧化氯氧化法除去含酚废水中酚类具有效率高,操作方便,反应产物中无三致物质和其他有害物质的优点。王玉珍等在超临界水环境,过量氧的条件下,有机物以自由基为主导发生氧化反应,使废水中含碳有机物(酚类)迅速彻底的氧化为CO2和H2O。此方法具有工艺简单,设备容易安装,效率高,无二次污染的优点。杨国栋等人通过以适量H2O2和TiO2为催化剂在紫外光的照射下对在PH=4的低浓度(10mg/L)的含酚废水水样去除率2h可达100%。赵朝成等人在臭氧氧化废水中酚类时加入超声波辐射,从而促进臭氧氧化,经此方法处理后,浓度为100mg/L的含酚废水去除率可达99.6%.这种方法操作简单,效率高,成本低值得去深入研究。

2.2沉淀法

沉淀法的原理就是通过在含酚废水中加入金属离子,让金属离子与废水中酚类反应形成沉淀。葛宜掌等人用Ba2+作为沉淀剂,6mol/L的H2SO4或HCl作为沉淀转溶剂,2~4mol/LNaOH或NH3•H2O溶液为pH调节剂来脱除焦化含酚废水中酚类,其脱酚率大于95%.沉淀法具有操作方便,处理范围广,设备简单,比较经济等优点。

2.3电解法

胡敬等人利用铁屑与含酚废水混合后形成无数微小原电池,利用电解法来处理含酚废水。在电极反应中,阳极反应物使废水中某些氧化性组分还原,同时与水中的OH+反应生成Fe(OH)2、Fe(OH)3等具有吸附性的物质来吸附废水中的悬浮物和杂质来降低废水毒性,经此方法处理的含酚废水脱除率达90%以上。刘楚宁利用微电解法在铁碳质量比为10:1,铁碳总质量为23g•(100mL废水)-1,pH为3,温度30℃,反应时间为40min的条件下预处理高浓度含酚废水时CODCr的去除率可达70.8%。电解法具有成本低,见效快,效果好,操作简单等优点,有很好的研究发展前景。

3.生物法

3.1生物流化床法

张金利等人利用固定化生物与新型的喷射鼓泡环流三相生物反应器结合,以粉煤灰当生物载体,确定最佳含酚废水处理条件,通过实验后,控制条件为:温度为28℃,含酚废水PH值为:7.5,流量为20L/h,可使水中含量低到0.5mg/L。丁成利用生物流化床法固定光分细菌技术法,来处理含酚废水,探究培养温度,PH,接种量等对处理结果的影响,通过实验指出,pH为7.0,控制反应温度30℃,接种量为15000,处理效果最好。

3.2真菌法

樊鹏跃等人培养了能有效降解含酚废水的白腐菌,通过实验,以木屑为载体,在浓度为250mg/L以下,pH为6.5,温度为30℃的含酚废水中,去除率可达89.97%。

3.3微生物法

李勇等人利用经长时间驯化后具有降解苯酚的微生物,并进行了实验,经研究,在处理浓度为2148.0mg/L的高浓度废水经24小时,去除率为89.1%。刘和等人利用的活性污泥是被苯酚的,来制成的固定化微生物小球,来处理了两种不同的含酚废水:①苯酚浓度为2148.0mg/L,COD为10828.8mg/L的高浓度废水经24h处理后去除率分别为50.1%和38.7%.②苯酚浓度为180.7mg/L,COD为947mg/L的一般浓度废水经6h处理后去除率为76.6%和75%。

4.结语

物理法是目前较成熟的处理办法,应用较为广泛,它具有操作范围广,再生容易,处理效果好的优点。新型吸附剂和络合萃取技术的发展,不仅提高了含酚废水的处理效率,还降低了处理成本,如黄旭光等人提出的利用干制水葫芦茎处理含酚废水的方法,不仅去除效率高,更提供了一种水葫芦这种入侵物种的解决方法。在处理高浓度(1000mg/L以上含酚量)含酚废水时,可采用生物流化床法、微生物降解法、真菌法等生物技术处理,经生物法处理的废水其酚类的去除率可达90%以上,且此方法具有操作简单,能实现自动化,节省人力物力,成本低的优点,值得深入研究。在处理低浓度(40-200mg/L含酚量)含酚废水时,可采用氧化法,沉淀法,电解法等化学方法处理,处理后的废水含酚量可降到国家排放标准以下直接排放。

总之,企业要根据自身情况,在技术可行的前提下,找到处理成本最低,最适合自己的处理方法。随着社会的发展,科学的进步,相信会开发出更多更好的含酚废水处理技术。

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作者:赵自强;杨彦瑞;黄琴;邵云林;魏文占;古永红 单位:湖北三峡职业技术学院

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