含酚废水的处理方法
摘要介绍了含酚废水的处理方法—萃取法、汽提法、吸附法、生化处理法、化学氧化等,综述了近年来处理方法、技术进展情况,提出了当前含酚废水处理技术的发展前景和方向。
酚是一种芳香族碳氢化合物的含氧衍生物。酚类化合物种类繁多,有苯酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、蔡酚、氯酚等,而以苯酚、甲酚污染最突出。酚类化合物是水环境中主要的有机污染物,属极性、可离子化、弱酸性有机化合物,具有毒性大、难降解性等特点。它是一种原生质毒物,对一切生活个体都有毒杀作用,能使蛋白质凝固。长期饮用被酚污染的水可引起漫性积累性中毒,饮用水中即使含酚浓度只有0. 002mg /L,也会影响人体健康。酚对水生生物、农作物都有一定的毒害,如水中含酚0. 1一0. 2mg /L时,鱼肉即有臭味不能食用;浓度增加到1mg/L,会影响鱼类产卵;浓度增加到h. 5一9. 3mg /L时,鱼类就会大量死亡。含酚浓度高于100mg /L的废水直接灌田,会引起农作物的减产甚至枯死。“中国环境优选监测研究”提出了“中国环境优选污染的黑名单”,包括14种化学类别h8种有毒化学物质,其中有机物占58种,而这58种中酚类占了h种。大量含酚废水的排放对水生生态系统造成明显的危害。含酚废水主要来自焦化厂(尤其是低温土法炼焦)、煤气厂、石油化工厂、绝缘材料厂等工业部门以及石油裂解制乙烯、合成苯酚、聚酞胺纤维、合成染料、有机农药和酚醛树脂生产过程。例如生产焦炭、煤气所产生的废水含酚浓度高达2000一12000mg /L。含酚废水中主要含有酚基化合物,如苯酚、甲酚、二甲酚和硝基甲酚等。
酚为GB8978 1996《污水综合排放标准》中规定的第二类污染物质,一、二级排放浓度均为0. 5 mg /L。工业生产中解决含酚废水的途径,首先是积极推广清洁生产,即改革生产工艺,加强操作管理,尽量降低排出生产装置废水的含酚浓度。或将含酚废水循环使用,以减少废物量;其次是加强末端治理,含酚废水一旦排出生产装置,就要尽可能地回收利用,再处理,做到达标排放。通常将浓度为1000mg /L以上的含酚废水,称为高浓度含酚废水,这种废水须回收酚后,再进行处理;浓度小于1000mg /L的含酚废水,称为低浓度含酚废水,通常将这类废水循环使用,将酚浓缩回收后处理;含酚浓度在300mg /L以下的废水可用吸附、生化、化学氧化等方法进行处理后达标排放。
1含酚废水的处理方法
含酚废水处理方法主要有萃取法、汽提法、吸附法、生化处理法、化学氧化法等,分述如下:
1. 1萃取法
萃取处理法是向污水中加入一种与水互不相容但却是污染物的良好溶剂(即萃取剂),使其与污水充分混合,污水中的大部分污染物转移到萃取剂中。然后分离污水与萃取剂,即可使污水得到净化;再将萃取剂与其中的溶质(污染物)加以分离,使萃取剂再生,重新用于萃取工艺,分离的污染物得到回收。
在国内,萃取法广泛应用于含酚废水的预处理及酚的回收。处理含酚浓度高于400mg /L的废水,效果非常好。在液液萃取法中,萃取剂的选择是一个最重要的因素。用于脱酚的萃取剂比较多,常用的有煤油、洗涤油、重苯N-503 ( N, N-二甲基庚基乙酞胺)、粗苯、N-503+煤油混合液、803#液体树脂等。国外有乙酞苯、醋酸丁酷、磷酸三甲酷、异丙基醚等。其中N- 503是一种高效脱酚萃取剂,具有脱酚效率高、水溶性小、无二次污染、不易乳化、物理化学性能稳定、易于酚类回收及溶剂再生等优点。利用它来萃取三硝基酚,脱出率在99. 5%以上,相比若提高到1:1,一次萃取脱酚率可达99. 98%,分配系数达1527,且溶剂再生后萃取能力衰减不大。含硝基甲酚的废水还可用5%一95%的N- 503的煤油系统来萃取,回收75%一90%的酚,萃取剂与水之比为0.2 :1,经过一次回收萃取,每吨废水可回收1. 02kg的酚。目前生产上多采用连续萃取,连续萃取则多采用塔式逆流操作方式。
主要设备:填料塔、筛板塔、脉冲筛板塔、脉冲填料塔、转盘塔以及离心萃取机等。
某焦化厂采用萃取法回收含酚废水的工艺流程如图1
1. 2汽提法
汽提法是污水与水蒸气直接接触,使其中的挥发性物质按一定比例扩散到气相中,从而达到从污水中分离污染物的目的。汽提法常用来脱除污水中的挥发酚、甲醛、氨等物质。
汽提法最早用于从含酚废水中回收挥发性酚,典型流程如图2所示。汽提法脱酚工艺简单,处理高浓度含酚(1000 mg/L以上)废水,可以达到经济上收支平衡,而且不会产生二次污染。但经汽提后的废水中仍有较高浓度的残余酚(约400mg /L),需经进一步处理,而且由于再生段内喷淋热碱液的腐蚀性很强,必须采取防腐措施。
1. 3吸附法
吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的���程,它可以发生在气液、气固、液固两相之间。在污水处理中,吸附是利用多孔性固体吸附剂的表面吸附污中水中的一种或多种污染物,达到污水净化的过程。吸附剂常采用活性炭、硅藻土、木屑、大孔径吸附树脂等,这种方法适用于水质成分单一、含酚浓度较低的工业废水的处理。目前处理含酚废水的高性能吸附树脂、离子交换树脂不断地被开发、研制和投入使用。如南开大学高分子化学研究所研制的NKA树脂已应用于河北省南宫市葵二酸厂含酚废水的治理,每年回收酚收益在50万元以上,排放水达标。另一种AM-1树脂用于二硝基酚废水的处理,树脂吸附量高,易再生,排放水二硝基酚含量在1mg/L以下。研制高性能、低成本吸附树脂、离子交换树脂是许多科研单位努力的方向。南京大学环境学院的许昭怡等人利用大孔树脂处理含酚废水的研究表明,大孔树脂具有吸附效果好、脱附再生容易、性能稳定、适用范围广、实用性好、可实现综合利用等特点,是处理含酚工业废水的有效方法。
1. 4生物处理法
污水生化法就是利用微生物的代谢作用把污水中的有机物转化成为简单的无机物的过程。生物处理可根据微生物的生长方式,分为悬浮生长型(活性污泥及其变形氧化塘、氧化沟)和固着生长型(生物滤池、生物转盘等)两类。
用活性污泥法或生物膜法处理低浓度的含酚废水,其适用范围广、处理彻底。尤其是在水质成分复杂时,用萃取法、吸附法作为生化法的预处理手段来混合使用,可使含酚废水得到较彻底的治理。
含酚废水主要含COD,酚.NH3-N等污染物。根据原水质的特征,首先进行预处理,使水质水量得以均衡、稳定,并符合生化处理要求。预处理后的废水进行活性污泥法生化处理,使有机污染物得以降解、去除。生化处理后废水通过活性炭吸附工艺,进一步去除废水中残余的污染物,其流程如图3
1.5电解氧化法
电解氧化是指污水中的污染物在电解槽的阳极发生氧化反应使污染物质氧化破坏,或者通过某些阳极反应产物(C12 ,C16 ,H20:等)间接破坏污染物质,使其转化为无害成分。
在含酚废水中,投加食盐作电解质,以石墨作阳极,铁板作阴极进行电解处理,可使酚浓度降至0. 01mg / L以下,其原理为:食盐电解产生次氯酸,进而分解出原子氯,使酚氧化成邻苯二酚、邻苯二醒、顺丁烯二酸而被破坏。实验表明,当电流强度1.5-6. OA/dm'时,投加氯化钠的量为20g/L,经6 - 38min的电解处理,废水含酚浓度可从250一600mg /L降至0. 8-4. 3mg/L,效率高,并且不必设置沉淀池和污泥处理设施。缺点是处理费用高于氯氧化法。
1. 6化学氧化法
化学氧化法是指加入氧化