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单词 含酚废水治理技术
释义

【含酚废水治理技术】
 

拼译:treatment of oilfideld wastewater by flocculating method
 

含酚废水主要来自焦化厂、石化厂、炼油厂、煤氧发生站、塑料厂、树脂厂、绝缘材料厂、合成纤维厂、染料厂、香料厂、化工厂及农药厂等工厂。因工业门类、产品品种、工艺条件、操作管理水平等因素,废水的组成及含酚浓度也各异。

酚类化合物属原型质毒物,对一切生物活体均能产生毒害。酚类毒物可通过皮肤及粘膜的接触而吸入,或经口腔侵入体内,与细胞原浆中蛋白质接触后形成不溶性蛋白质,使细胞失活。高浓度酚可使蛋白质凝固,并能继续向体内渗透,引起组织损伤,坏死乃至中毒,低浓度酚则使蛋白质变性,苯酚和低级酚可使皮肤过敏。

含酚废水对人、畜、农作物都能造成危害,它能使人的神经、肝、肾受损,长期饮用被酚污染的水源,会出现慢性中毒,出现头痛、头晕、疲劳、失眠、耳鸣、白血球下降、贫血及记忆衰退等症状。食用酚中毒的鱼类会引起呕吐及腹泻。水体中含酚浓度达到1~2mg/L时,鱼类即出现中毒症状,超出4~15mg/L时,将引起鱼类的大量死亡。饮用水含酚,在加氯消毒时能产生氯酚的强烈毒味,无法饮用,即使仅含0.001mg/L,仍可产生毒味。使用含酚废水灌溉农田,会使农作物减产或枯死。试验证明:含酚浓度为60~100mg/L时,可抑制小麦种子的发芽率和胚根的生长。废水中酚的不同种类,其临界臭味浓度及鱼类急性中毒浓度也各不相同。

含酚废水不论回收,排入水体或用于灌溉,均需先经处理。酚浓度大于1000mg/L的高浓度含酚废水,应先予以回收,并经分级处理降低废水含酚浓度,使之符合排放,回用或灌溉之目的。

含酚废水治理方法分物化法、化学法及生化法3大类,现分别叙述如下。

1.物化法。(1)溶剂萃取法:使用高分配系数萃取剂,并采用特定的萃取工艺及装置,可以获得理想的脱酚效果(陈修菁,1989)。萃取法是利用酚在萃取剂及水中的不同溶解度,采用与水不相溶的有机萃取剂,从废水中将酚萃取出来。常用萃取剂有粗苯、重苯、重溶剂油、酯类、醚类及酮类等。但一些萃取剂由于其毒性,水溶性或分配系数小等缺点而难以推广应用。使用较多的有酰胺型N-503;TBP(磷酸三丁酯)和TOPO(三辛基氧膦);仲辛醇;7301树脂;803液体树脂及异丙基醚等。本方法已成功地用于苯酚生产废水。亚磷酸三甲酯生产中含酚废水,石油脂生产废水,甲基对硫磷生产废水,焦化厂废水,对亚硝基酚废水,甲萘酚生产废水。农药速灭威及间甲酚硝基苯酚废水,硝基酚钠废水,以及从废水中回收硝基酚,香料厂含酚废水,对叔丁酚生产废水,生产MCPA废水等,原水含酚浓度高达10000~40000mg/L。萃取剂并可反萃取后重复使用。废水依不同浓度、组分先经预处理。萃取及多级处理后,获得良好的脱酚效果,萃取法除酚率可达95%以上。COD去除率亦较高。采用“完全萃取技术”可使含酚废水几乎全部资源化。不需生化处理,出水符合排放标准。新近根据可逆络合反应萃取分离提出的络合萃取法处理含酚废水技术。开发了高效混合型络合剂QH-1及QH-2,经单一萃取后,可使废水达标,具有接触级数少,对含酚废水处理有普适性等特点。处理最高浓度可达50000mg/L左右,可在酸性、碱性或中性环境中使用,适用于化工、染料、农药、炼油、树脂厂、香料厂、制药厂及焦化厂的废水处理。担载TBP泡沫塑料,亦可用于萃取酚,处理浓度为40×10-3~50×10-3。(2)吸附法:利用吸附剂处理含酚废水,吸附剂可以解吸、再生使用,酚可以回收。吸附剂的吸附剂性能受吸附剂的性质、温度、pH值、接触时间、操作方面等因素的影响,利用活性炭治理废水是一种广泛应用的方法,对高浓度、低浓度废水都有较好的去除效果。活性炭吸附性高,再生、回收都有较成熟的经验。(1985年周立本报道)使用KNT活性炭进行废水脱酚。活性炭吸附可作为焦化、炼油、石化废水的深度处理方法。活性炭还和与其他方法相配合,组成新工艺如AS-PACT法等。活性炭虽吸附容量较大,但存在解吸较困难,解吸物的利用也难等缺点。含酚废水具有一定极性,通过离子交换树脂吸附酚,一般可使用强碱性或弱碱性阴离子交换树脂。强碱性阴离子树脂处理废水,除酚率可达95%~99%。此外,还可使用磺化煤。大孔吸附树脂处理效果更好。美国70年代研制的Amberite XAD系列,具有孔隙率高,吸附容量大、机械强度高、再生损耗小等优点。其中XAD-4为较好酚吸附剂。国内也相继开发出H系列、GDX系列及NKA系列,其性能接近或超过国外产品。具有解吸容易、实用性好、选择性高、脱酚率高等优点。使用比较普遍的有H-103,DA-201,NKA-2及D301,202,H-03型树脂等,沈阳有机化工厂的YIX-01型树脂,用于处理癸二酸生产中含甲酚废水。吸附法还可用于高浓度废水的净化工艺,还可与其他技术相配合,以提高废水的治理效果。一种把萃取剂固定在大孔吸附脂骨架上,把液液操作改为液固操作,保留萃取法和吸附法的各自优点的萃淋分离技术,也已用于废水的治理上。PVA阳离子交换纤维(PVAF)也可用于高浓度酚的吸附,苯酚吸附量可达95%以上,二次吸附苯酚去除率可达99.99%,具有大表面比,吸附再生速度快,交换容量大,使用寿命长等优点。吸附法脱酚已用于对硝基酚及甲基对硫磷原油的废水,对硝基酚钠工业废水,合成氨生产废水,水杨酸生产废水,双酚A生产废水,苯酚生产废水,树脂生产废水,煤氧、炼焦废水,间甲酚废水,对硝基酚及五氯酚废水,DCP(过氧化二异丙苯)生产中混合含酚废水,二硝基酚酸性废水。(3)液膜法:通过液膜的快速传递,同时进行萃取与反萃取从而达到分离与浓缩之目的。将配制成的乳浊液分散于废水中,便可形成液膜(膜厚1~10μm),液膜将废水相与内水相氢氧化钠溶液隔开。废水中酚透过液膜渗入内相,与水碱液形成酚钠,酚钠不为溶剂所溶解,因而无法透过液膜扩散返回废水中,这样,废水中酚便不断地通过液膜而被富集,以达到除酚之目的。液膜法工艺分制乳、接触及破乳等三步,乳液经破乳后重复循环使用。处理酚量可达40000mg/L,经二级或三级处理后,除酚率可达99.9%,处理后废水可达排放标准,现已用于焦化废水,塑料厂废水,混二甲酚废水,双酚A,酚醛树脂及改性酚醛树脂生产废水的治理上。(4)气提法:亦称蒸汽脱酚法,根据挥发酚可与水蒸汽形成共沸混合物,利用酚在两相中的平衡浓度差异,在强烈对流中,挥发酚由水相转为气相,从而使废水得以净化,再用碱液洗涤含酚蒸汽,回收粗酚,本法主要用于处理高浓度挥发酚,回收酚质量好,不带进其他污染物,有利于废水的回用。

2.化学法。(1)酚醛缩聚法:缩聚法是化学沉淀法中的一种。高浓度含酚废水,可在酸性或碱性催化剂的存在下,调整酚醛摩尔比,将废水中酚缩聚成低分子热塑性或热固性树脂,分离树脂后,废水再加脲酸进行二步反应,残渣为无害物,可废弃或焚烧。树脂厂,塑料厂,石化炼油厂之“碱渣”,高浓度对亚硝基苯酚废水等均已使用本法治理。缩聚法还可以作为二级处理的一种手段。处理废水浓度可达30000mg/L以上。(2)化学氧化法:在废水中添加化学氧化剂,使酚氧化分解,同时也氧化水中的还原性物质。常用的化学氧化剂为二氧化氯、臭氧、过氧化氢、高锰酸钾及次氯酸钠等。其中以臭氧的氧化能力为最强,净化效果高。化学氧化法多用于低浓度含酚废水的处理,如用于生化处理的预处理,或为其他净化技术的后处理,并可用于难降解有机毒物的处理上。(3)电解法除酚:在废水中加适量电解质,在电解过程中,借助阳极和阴极产生的氯和氢,并通过复杂的氧化过程,达到净化酚的目的。电解法设备简单,管理方便,除酚率高,适用于低浓度含酚废水的深度处理,但能耗及处理费用较高。

除上述外,还有利用废水为介质,在一定的压力和温度下,进行液相氧化,使有机物及还原性无机物氧化降解或水解的湿法氧化法,以及光催化氧化法等,可用于处理低浓度含酚废水;及废水中难降解的有机毒物。

3.生化法。生物化学法是利用微生物净化废水的方法。细菌丝状菌、放线菌、假单胞菌、内真菌、高霉菌及真菌等可降解酚类化合物,通常采用好氧生化法。为此,需首先保证有适宜微生物生长的环境条件,如BOD,毒物量、营养物质、温度、氧气含量及pH等。微生物对不同酚类物质分解能力也不同。根据研究。酚类化合物中氯原子,硝基,甲氧基,苯氧基等均能阻碍对酚的分解。生化法可直接用于高浓度或低浓度的废水处理上,还可作为其他净化工艺的补充。常用的有活性污泥法及生物膜法2种。(1)活性污泥法是以活性污泥为主体的废水处理方法。具有占地面积较广,受气候条件影响小,处理效率高等优点,但运行费用较大,现已成为焦化、煤气、炼油、木材防腐、合成橡胶、染料等工业部门废水的主要治理方法。焦化厂高浓度废水经溶剂脱酚或蒸汽脱酚后,可采用低负荷活性污泥法处理,为提高生化法的治理效果,在强化生化处理,延长曝气及扩大池容积上做了不少改进,如采炭-生物法,生物铁法,接触氧化流化床等工艺,及延时曝气,二曝曝气等措施,或以吸附曝气为中心的二级处理;塔滤-表曝及深度处理等方法。使出水水质符合排放标准,单独生化处理未能一次达标者,需再经混凝,沉淀或活性炭吸附等措施配合。煤气发生站废水先经预处理,若酚量太高,可先冲稀或回收,再经生化及深度处理。改进的序列污性污泥法(SBR)为序列接触稳定法(SCS)除酚,及活性污泥法,粉末活性炭法处理混合含酚废水,也已研究成功。(2)生物膜法是一种利用生物膜进行人工生化处理的方法。经处理后的污水可以排放或作污水灌溉,常使用有塔式生物滤池、生物转盘及氧化塘等。以及介于活性污泥及生物膜之间的生物接触氧化法等。用于治理炼油废水,还可以使用三相流化床及活性炭生化法等工艺。

除了好氧处理含酚废水外,厌氧法的研究也取得肯定的结果。试验指出,焦化废水对厌氧微生物有抑制作用的有机物有邻甲酚、间甲酚、3,4-二甲酚和间苯二酚等。因此,控制上述有机物浓度,是保证厌氧处理焦化废水的成功关键。厌氧酸化工艺,还可作为焦化废水好氧生化处理的预处理。

此外,对固定化微生物法;不动细菌及高效解酚细菌筛选等进行了研究。含酚废水治理工艺的选择,可根据废水含酚浓度的高低、排放量、废水组成及废水治理的最终目的加以综合考虑。一般地说,对高浓度废水应尽可能考虑酚的回收与利用。并籍此,大幅度降低废水中酚的残存浓度,为后继处理创造有利条件,一般可经数级处理后达标排放或利用。但减少污染物危害的最佳方法,应先从改革工艺入手,尽量减少污染物的排放量及排放浓度。上述治理方法可单独或几种方法联合使用治理工艺的选定,必需根据当地实际条件,因地制宜,并通过试验比较后,全面权衡,以确定治理方案。

含酚废水的治理技术正不断发展更新,方法间更相互渗透组合,净化效果常借助于一种或数种方法及设备相配合而取得。有效治理技术,尚待环保工作者在应用实践中,不断地总结和创新。

【参考文献】:

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7 戴猷元,等.化工进展,1991,(6):40~46

8 邹运香,等.辽宁化工,1991,(5):38

9 吴敦虎,等.环境工程,1991,(5):1~8

10 郑文宪.中国专利,CN1045906A

(福州市工业科学技术研究所林齐平高级工程师撰)

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