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廢水中苯酚處理方法

      一般來說,石化產(chǎn)業(yè)排放的廢水中主要的污染物質(zhì)為COD、氨氮、酚類、硫化物和石油類等。根據(jù)企業(yè)類型、產(chǎn)品和工藝等的不同,石化廢水中還含有環(huán)芳烴化合物、雜環(huán)化合物等不同種類的污染物質(zhì)。酚類物質(zhì)在低濃度時(shí)易使細(xì)胞變性,高濃度時(shí)可以導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝固。石化廢水中的酚類物質(zhì)一般以毒性最大的苯酚為主,所以目前環(huán)境監(jiān)測(cè)通常以苯酚作為污染指標(biāo)參數(shù)。

  1、苯酚的危害及污染現(xiàn)狀

  苯酚進(jìn)入環(huán)境中,易溶于水或揮發(fā)進(jìn)入空氣中與人類或其他生物接觸,進(jìn)而威脅其生命健康安全。苯酚有一定腐蝕性,可損壞人類和動(dòng)物的皮膚。人類或動(dòng)物吸入高濃度苯酚氣體后,可導(dǎo)致多種不適癥狀,如頭痛、頭暈或視物模糊等。如果飲食飲水中含有苯酚,則可導(dǎo)致人或動(dòng)物的消化道灼傷,體內(nèi)有明顯的灼燒感,進(jìn)而引起胃穿孔或急性腎功能衰竭。世界衛(wèi)生組織提出飲用水中苯酚濃度小于lμg/L,水體中揮發(fā)酚總濃度小于2μg/L。苯酚作為一種石化產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中的重要原料和主要的廢棄物,如不進(jìn)行妥善處理和保存,將會(huì)對(duì)自然環(huán)境、人類安全造成巨大的危害。因此,國內(nèi)外環(huán)保工作者進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)、研究,開發(fā)出了多種酚類廢水處理技術(shù)。

  2、苯酚廢水的處理方法目

  前,酚類廢水的處理一般遵循三種思路。

  第一,采用多種方法降解水體中的苯酚以使其濃度降低至符合國家標(biāo)準(zhǔn),從而實(shí)現(xiàn)無害化排放。這種思路一般是針對(duì)酚類物質(zhì)濃度較低的廢水。

  第二,將酚類物質(zhì)從廢水中提取出來,對(duì)其進(jìn)行回收再利用。這種思路一般是針對(duì)酚類物質(zhì)濃度較高的廢水。

  第三,在產(chǎn)生酚類物質(zhì)的生產(chǎn)過程中添加其他工藝,直接將含有酚類物質(zhì)的廢水循環(huán)利用,從而實(shí)現(xiàn)含酚廢水的零排放。

  基于酚類廢水處理的三種思路,對(duì)于高濃度的酚類廢水,通常先對(duì)酚類物質(zhì)進(jìn)行提取回收,然后再進(jìn)行處理;對(duì)于低濃度的酚類廢水,可以先進(jìn)行濃縮或富集使酚類物質(zhì)濃度升高,然后進(jìn)行提取回收再進(jìn)行處理;對(duì)于濃度非常小沒有回收價(jià)值的廢水,可以使用生物處理法、物理法或化學(xué)法進(jìn)行處理。

  2.1 廢水中酚類物質(zhì)的回收方法

  對(duì)于高濃度的酚類廢水,以及濃度且具有回收利用價(jià)值的酚類廢水,主要的處理方法是將廢水中的酚類物質(zhì)進(jìn)行回收。常用的回收方法有溶劑萃取法、吸附法和汽提法等方法。

  (1)溶劑萃取法。

  溶劑萃取法是工業(yè)生產(chǎn)中常用的廢水脫酚方法,常用來處理高濃度含酚廢水。針對(duì)不同水質(zhì)、不同濃度的廢水,根據(jù)萃取劑對(duì)酚類物質(zhì)的溶解度、萃取劑的回收、萃取劑的物理和化學(xué)性質(zhì)、萃取劑的成本等因素選取合適的萃取劑。如以煤油和磷酸三丁酯作為萃取劑萃取高濃度含酚廢水,酚類物質(zhì)的萃取率可達(dá)80%以上,而萃取劑的回收率可達(dá)98%以上;用含5%的N-503煤油作為萃取劑,酚類物質(zhì)回收率可達(dá)80%以上。對(duì)于整體的溶劑萃取法來說,絡(luò)合萃取脫酚法是一種適用范圍廣泛、分離效率較高、操作方便、成本較低的酚類物質(zhì)溶劑萃取方法。

  (2)吸附法。

  吸附法是利用多孔的吸附劑吸附水中的酚類物質(zhì),再利用NaOH等溶液解脫吸附,從而實(shí)現(xiàn)酚類物質(zhì)與廢水分離的方法。吸附法因?yàn)槠涮幚硇Ч^好,吸附劑比較容易回收再利用,在苯酚廢水的處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。常見的吸附劑包括吸附樹脂、活性炭和生物質(zhì)吸附劑等。吸附樹脂表面存在大量的空穴,因而具有較大比表面積,所以吸附效果較好,容易解吸和再生,比其他吸附劑存在很大優(yōu)勢(shì)?;钚蕴孔鳛槲絼?duì)污染物質(zhì)的吸附能力一般,但是可以通過加磁等改性措施,提高活性炭對(duì)酚類污染物質(zhì)的吸附能力。生物質(zhì)吸附劑同樣可以通過各種方法提高吸附效率。

  (3)汽提法。

  汽提法通常用來回收處理廢水中的揮發(fā)性酚類物質(zhì)。將空氣或水蒸氣等載氣通入廢水當(dāng)中,使載氣與廢水充分接觸,廢水中的揮發(fā)性酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)入載氣中,從而實(shí)現(xiàn)廢水中酚類物質(zhì)的分離回收。該方法的脫酚效率一般在70%左右,且不穩(wěn)定,所以該技術(shù)需要進(jìn)一步研究改進(jìn),才能更好的發(fā)揮作用。

  2.2 廢水中酚類物質(zhì)的處理方法

  對(duì)于極低濃度或者沒有回收價(jià)值的含酚廢水,可以使用生物處理法、物理法和化學(xué)法對(duì)其進(jìn)行處理。

  (1)生物處理法。

  生物處理法是利用微生物的新陳代謝作用降解水中的污染物質(zhì),使污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、N2和H2O等物質(zhì)的處理方法,是現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛、效果最好的廢水處理方法之一。生物處理法處理苯酚廢水主要包括活性污泥法、好氧-厭氧生物法、生物膜法等方法。活性污泥法作為經(jīng)典的污水處理方法,早已大量運(yùn)用于含酚廢水的處理。但是在實(shí)際應(yīng)用中,活性污泥法存在對(duì)毒物承受能力低、不耐高沖擊負(fù)荷、對(duì)濃度較高的含酚廢水處理效果不佳等缺點(diǎn)。因此,近年來人們研究開發(fā)出了許多改良的活性污泥法,在對(duì)廢水中苯酚的降解實(shí)驗(yàn)中取得了良好的效果。單獨(dú)的好氧或厭氧工藝在降解苯酚時(shí)均有一定的局限性,通過好氧厭氧工藝的結(jié)合,不僅可以對(duì)廢水中的苯酚進(jìn)行降解處理,同時(shí)可以有效降低廢水中COD和氨氮含量。與活性污泥法相同,生物膜法同樣是一種經(jīng)典、成熟的污水處理方法,應(yīng)用于各行業(yè)廢水處理工藝。微生物附著生長(zhǎng)在某些固體物表面形成生物膜,當(dāng)污水接觸生物膜后,水中的污染物質(zhì)被微生物分解利用,進(jìn)而轉(zhuǎn)化成為無害物質(zhì)。

  (2)物理法。

  回收酚類物質(zhì)的溶劑萃取法、吸附法和汽提法等方法大多屬于物理法。

  (3)化學(xué)法。

  化學(xué)法主要是依靠加入廢水中的化學(xué)物質(zhì)與苯酚產(chǎn)生氧化、催化氧化、絮凝、沉淀等作用而將苯酚從廢水中去除的方法。主要包括超臨界水氧化法、超聲波氧化法、濕式氧化法、化學(xué)絮凝法、電化學(xué)催化氧化法、臭氧催化氧化法和光催化氧化法等。當(dāng)有機(jī)物和氧溶解于超臨界水中后發(fā)生劇烈而迅速地接觸并發(fā)生迅速氧化反應(yīng),可氧化降解體系中大部分的有機(jī)物質(zhì)。

  丁軍委等利用自建的反應(yīng)裝置進(jìn)行苯酚降解實(shí)驗(yàn),降解率可達(dá)96%。由此可見,超臨界水氧化法具有廣泛的應(yīng)用前景。由于超聲波在介質(zhì)中的空化作用,產(chǎn)生瞬間高溫、水相燃燒和自由基反應(yīng),導(dǎo)致水中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生燃燒和與OH·等自由基的氧化還原反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)降解。只要降解條件合適,反應(yīng)時(shí)間足夠,超聲波氧化的最終產(chǎn)物基本都為熱力學(xué)穩(wěn)定的單質(zhì)或礦化物質(zhì)。P.Christian等采用超聲波降解氯代苯酚、苯酚等化合物,得到的產(chǎn)物為HCl、H2O和CO2等。

  濕式氧化法是使液體中懸浮或溶解狀的有機(jī)物進(jìn)行高溫高壓氧化處理的方法,適用于高濃度的廢水。鄭文齊等采用濕式氧化法處理含酚煤氣廢水,幾乎完全去除酚、氰、硫等物質(zhì),同時(shí)對(duì)COD的去除率也達(dá)到60%以上??桌杳鞯炔捎脻袷窖趸?,2h將200mg/L的苯酚完全降解。但是,濕式氧化法投資較大、設(shè)備要求高,所以一般作為預(yù)處理手段與活性污泥法等方法聯(lián)用。

  化學(xué)絮凝法是向含酚廢水中投加絮凝劑,絮凝劑與酚類物質(zhì)產(chǎn)生絮凝作用形成沉淀,從而實(shí)現(xiàn)酚類物質(zhì)的去除。絮凝法是處理廢水的傳統(tǒng)方法之一,近年來有許多利用化學(xué)絮凝法處理水體中苯酚的報(bào)道,處理效果較好,苯酚的降解率可以達(dá)到80%以上。

  電化學(xué)催化氧化法是通過電極反應(yīng)催化產(chǎn)生羥基自由基,進(jìn)而氧化酚類物質(zhì)使其從廢水中降解的方法。蔡佳興利用電化學(xué)聚合-剝離法對(duì)水樣中苯酚進(jìn)行降解剝離,苯酚去除率可達(dá)90%以上。王雅瓊等采用Ti/SnO2+Sb2O3電極降解苯酚,苯酚去除率可達(dá)98.5%。

  臭氧催化氧化法是近年來新發(fā)展起來的新型廢水處理技術(shù),其本質(zhì)是臭氧與水反應(yīng)生成羥基自由基,利用羥基自由基的強(qiáng)氧化性與水中的苯酚進(jìn)行氧化還原反應(yīng),從而實(shí)現(xiàn)苯酚的降解。郭晗考察了單獨(dú)O3、O3/UV、O3/TiO2和O3/TiO2/γ-Al2O3四種體系對(duì)苯酚的降解性能,結(jié)果表明,四種體系對(duì)苯酚的去除率都達(dá)到了98%以上。臭氧催化氧化反應(yīng)迅速、流程簡(jiǎn)單,沒有二次污染,具有廣闊的應(yīng)用前景,是目前受到廣泛研究的技術(shù)之一。

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