含酚废水处理技术的研究现状及发展趋势

摘要：含酚废水是一种较为常见的有害废水，具有来源广、数量多、危害大、难降解的特点，主要来自石油化工、煤化工和制药行业。苯酚进入人体后会引起蛋白质变性和凝固；当水中苯酚的质量浓度大于10？mg/L时，将引起鱼类等水生生物的死亡；用质量浓度大于100？ mg/L的苯酚废水灌溉会造成农作物减产或枯死。因此，研究含酚废水的处理技术对于保护环境具有重要意义。本研讨论了含酚废水处理技术使用范围，以及为含酚废水的处理提供一些参考和建议。

关键词：含酚废水处理技术；现状；发展趋势

引言

酚类化合物属于芳烃类化合物，主要来源于焦化石油、化工等工业生产中。含酚废水主要包括苯酚、对硝基苯酚和氯酚等有毒有害污染物，是一种典型的难降解有机废水。这种废水若不经处理任意排放，会对人体、水体、鱼类以及农作物带来严重危害。因此，美国卫生机构规定饮用水中酚的含量必须低于1mg/L，而我国工业废水排放标准亦规定工业废水中酚含量不得高于5mg/L。鉴于含酚废水的严重不良影响，大力开展含酚废水的治理研究，不断改进含酚废水的处理技术，是保护环境和造福人类的重要任务。

一、气化含酚废水的危害

虽然鲁奇碎煤加压气化技术产生的废水具有水量大、污染范围广、危害大、难处理等特点，但是该气化技术气化合成气中所含的甲烷含量可观，仍是当前各建设单位心中较为理想的煤制天然气项目气化技术路线选择。考察含酚废水的危害性，主要在于废水中的酚类化合物。酚类化合物属于原型质毒物，具有使蛋白质变性和凝固的功能，有很强的杀菌效果，且对一切活体都有毒杀作用，这也是含酚废水（酚含量较高）不能直接采用生化处理的原因。这里有一个量化的概念，即当饮用水中酚类污染物含量达到0.001mg/L时，就会产生难闻的气味；当酚类污染物含量超过0.002mg/L时，将会影响到人的身体健康；当酚类污染物含量达到0.1～0.2mg/L时，水体中的鱼将不能食用；当酚类污染物含量达到6.5～9.3mg/L时，水体中的鱼类等水生生物将会大量死亡；当酚类污染物含量高于100mg/L时，此类废水若直接用于农作物灌溉，将会造成农作物大量减产或枯死。对人体而言，若长期饮用被酚类物质污染的水，将会引起贫血、头晕以及神经系统病症，而且酚类物质溶解于水，不仅能够引起中毒等症状，还是世界公认的致癌物质。因此，如果含酚废水得不到有效处理，将对自然生态系统造成严重的危害，因此，大力开展新型煤气化技术的研究，尽量减少含酚废水的产生，并立足当前实际情况，加大对已经建成开车的鲁奇碎煤加压气化装置水处理设施进行升级改造，是环境保护和造福人类的重要任务，势在必行。

二、物理法

（一）萃取法

萃取法是利用酚类物质在萃取剂和水中的溶解度的不同，采用不溶于水的萃取剂萃取酚类物质，是工业上常用的废水脱酚方法之一，但该法操作复杂，废水中酚含量很难达到排放标准，而且萃取剂多价格昂贵，在处理过程中萃取剂微量溶于水造成损失，故该方法易造成二次污染、增加成本。

（二）吸附法

吸附法利用吸附剂将酚类从水中移除，当吸附达到饱和后，再用蒸汽、碱液、有机溶剂等进行解吸脱附。目前，活性炭、大孔树脂、磺化煤、膨润土是吸附剂的主要类型。活性炭的比表面积较大，微孔结构丰富，吸附容量大。El-Naas等用枣椰核制备活性炭，可充分吸附苯酚质量浓度为88mg/L的炼油废水和质量浓度为100mg/L的苯酚溶液，采用乙醇作为再生溶剂，经4次再生后，吸附效率仍超过86%。无选择性和相对较差的机械强度限制了活性炭的广泛应用，和活性炭相比较，大孔树脂由于其在复杂条件下吸附量大、机械强度高而更有优势。Qiu等用传统的悬浮聚合法制备以丙烯酸酯為基本组分的交联共聚物（BMS树脂），对质量浓度高达93000mg/L的苯酚溶液进行处理，吸附量最高可达1000mg/g，饱和BMS树脂很容易完全再生，在重复使用时吸附能力不变。采用吸附法处理含酚废水可回收酚类，降低废水毒性，有利于后续处理。但是吸附法也存在一些问题，如活性炭再生困难，大孔树脂成本较高。因此，寻找制作廉价高效活性炭的方法和原料，降低大孔树脂的生产成本，开发新型高效低价吸附剂是未来的发展趋势。

三、化学法

（一）氧化法

氧化法有化学氧化法、湿式氧化法、催化氧化法。化学氧化法主要是通过外加氧化剂（过氧化物、高锰酸钾、臭氧、氯系氧化剂或光照等）与溶解在水体中的酚类物质发生化学反应，从而达到降解有机物的目的，但是这种方法氧化剂生产成本高、易形成二次污染，使其应用受到一定程度的限制；湿式氧化法是在化学氧化法基础上发展起来的一种优良的污水处理技术，它是在高温、高压下，利用外加氧化剂将有机污染物氧化降解从而达到去除污染物的目的，该法的突出优点是能彻底氧化高浓度、难降解污染物，缺点是因要求高温、高压而大大增加了投资成本和运行成本；催化氧化法是在有催化剂的条件下降解有机污染物的过程，该法也主要是通过过渡金属或其氧化物做催化剂产生羟基自由基，从而高效降解酚类等有机物，该法对催化剂的技术含量要求比较高，技术相对复杂，如果使用贵重金属，成本会很高。

（二）电解法

在电解反应中，中间产物或者终极产物会有很高的化学活性，对处理含酚废水有较显著的效果。表1对比了两种电解法在处理含酚废水时的差异。

（三）芬顿氧化技术

芬顿氧化是通过H2O2和亚铁离子作用形成具有极强氧化能力的芬顿试剂，进而将难降解有机物氧化为小分子有机物或无机物。同时，亚铁离子转化为铁离子，调节溶液的pH值至碱性，可以生成Fe（OH）3胶体，通过絮凝沉淀的方式也可以降低废水中的COD，可应用于煤气化废水的深度处理工段。王春敏等用芬顿试剂处理焦化废水，在最优的操作条件下，焦化废水的COD去除率达到88.9%，如保持H2O2的总加入量不变，分三批加入，可将COD去除率提高到92%。胡佳欣等采用混凝+芬顿法处理煤化工废水，通过正交试验研究了聚合氯化铝铁混凝剂和芬顿氧化各反应因素对煤化工废水处理效果的影响，结果表明：在最优条件下，煤化工废水的COD去除率可以达到55.53%。刘璞等采用芬顿氧化+混凝沉淀法处理生化处理后的焦化废水，研究了Fe2+和H2O2质量比、H2O2加入量、PFS投加量、pH值等因素对COD去除率的影响，COD最高去除率可达到72.7%，达到排放标准。

四、生物法

生物法具有处理量大、成本低、无二次污染等优点，目前应用较多的有活性污泥法和生物膜法。该法对低浓度的含酚废水处理效果较好，对于高浓度含酚废水，传统生物法的处理效率较低。周超采用LTBR（莱特生物器）工艺处理碱渣废水，进水COD的质量浓度为10000～22000mg/L，酚平均质量浓度为2235mg/L，经过深度处理后，出水COD的质量浓度为500～1200mg/L，酚平均质量浓度为1.1mg/L，去除率高达99%。活性污泥法处理效率高，操作简单，工艺较为成熟，是处理低浓度含酚废水的主要方法，但存在污泥产量大等问题。生物膜法是在生物滤池中利用微生物附着在过滤介质表面来处理废水的方法，与活性污泥法相比，生物膜法的生物密度更大、耐污力更强、管理更容易。生物膜法包括生物接触氧化法、生物滤池法和生物转盘法。Fang等向煤气化废水中加入苯酚降解菌，采用生物接触氧化反应器处理，废水的COD质量浓度为2580.7～2710.9mg/L，總酚的质量浓度为355.4～403.6mg/L，通过加入苯酚降解菌，COD的去除率从58%提高至78%，总酚的去除率从66%提高至80%。在混合型反应器中结合附着生长和悬浮生长比使用单一方法更有效。Dey等将由滴滤池和曝气池组成的混合反应器和混合型微生物菌落用于处理废水，该废水为人工合成废水，由苯酚和间甲酚组成，底物去除率为71%～100%。

结束语

化工产业高速发展的同时也给人类赖以生存的环境带来了严重的污染，含酚废水治理问题是国内外普遍重视的一个问题，目前，处理废水中酚类物质的方法有很多，归纳起来主要有物理法、化学法和生物法。这些方法还处于实验室的初始阶段，暂时不能带来明显的经济效益，产业化应用的规模不大。此外，基因工程菌的构建和原生质体融合技术应用的研究是当前国内外科研工作者努力的方向。

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