工业含酚废水深度处理工艺方法流程与药剂

含酚废水主要来源于石油化工、煤化工、焦化、制药、树脂、染料等行业，酚类化合物（如苯酚、甲酚、硝基酚等）具有高毒性、难降解且易生物富集的特点，未经处理排放会对水体生态和人体健康造成严重危害。其处理方法需根据废水浓度、酚类性质（如是否为挥发酚、水溶性）及排放标准选择，常见技术路线如下：

含酚废水的主要处理方法

1. 物理法：分离回收为主

萃取法

原理：利用酚类在有机溶剂中溶解度高于水的特性，通过萃取剂（如苯、卤代烃、甲基异丁基酮（MIBK）、络合萃取剂如 TBP）与废水混合，将酚转移至有机相，再通过反萃取（如碱液反萃）回收酚类。

特点：适用于高浓度含酚废水（酚浓度≥1000 mg/L），酚回收率可达 90% 以上，萃取剂可循环使用，常作为预处理回收酚类，降低后续处理负荷。

应用场景：煤化工煤气水（酚浓度 5000~10000 mg/L）、石油炼制含酚废水。

吸附法

原理：利用活性炭、树脂（如大孔吸附树脂）、硅藻土等吸附剂的表面吸附作用去除酚类，活性炭对苯酚的吸附容量约为 200~500 mg/g。

特点：适用于低浓度废水（酚＜500 mg/L）或深度处理，树脂可通过酸碱再生重复使用，活性炭再生成本较高（热再生或化学再生）。

应用场景：制药废水、染料废水的深度净化。

蒸汽吹脱法（挥发酚适用）

原理：酚类（尤其是挥发酚）在酸性条件下（pH＜4）易挥发，通过通入蒸汽将酚吹脱至气相，再用碱液（NaOH）吸收生成酚钠回收。

特点：适用于高浓度挥发酚废水（如焦化废水酚浓度 3000~5000 mg/L），吹脱效率＞95%，但能耗较高（蒸汽用量约 1~2 t/m³ 废水），需注意尾气处理。

2. 化学法：降解或转化酚类

化学氧化法

芬顿（Fenton）氧化法

原理：利用 Fe²⁺催化 H₂O₂生成羟基自由基（・OH），强氧化性将酚类矿化为 CO₂和 H₂O，反应式：Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + OH⁻ +・OH。

特点：适用于中低浓度废水（酚 100~1000 mg/L），反应速度快（30~60 min），pH 需调节至 2~4，处理后需中和沉淀铁离子，成本约 5~10 元 /m³。

臭氧氧化法

原理：O₃直接氧化酚类，或在催化剂（如 TiO₂、活性炭）作用下生成・OH 强化氧化，可将酚类彻底矿化。

特点：无二次污染，适用于低浓度废水（酚＜200 mg/L）或深度处理，臭氧投加量与酚浓度相关（1~3 倍理论值），成本较高（8~15 元 /m³）。

催化湿式氧化法（CWO）

原理：在高温（150~300℃）、高压（0.5~2.0 MPa）和催化剂（如 Cu、Mn 氧化物）作用下，用氧气将酚类氧化为 CO₂和 H₂O。

特点：处理效率高（酚去除率＞99%），适用于高浓度、难降解含酚废水（如农药废水酚浓度＞10000 mg/L），但设备投资大，能耗高，需防止催化剂流失。

电化学氧化法

原理：通过电极反应产生强氧化剂（如 ClO⁻、・OH）氧化酚类，或直接在阳极将酚类电解分解。

特点：自动化程度高，适用于中小水量废水（如实验室废水），能耗约 5~15 kWh/m³，需注意电极腐蚀和污泥处理。

3. 生物法：利用微生物降解

好氧生物处理

原理：微生物（如假单胞菌、芽孢杆菌）通过代谢将酚类分解为 CO₂和 H₂O，适用于低浓度废水（酚＜500 mg/L），酚浓度过高会抑制微生物活性（一般耐受阈值＜200 mg/L）。

工艺：

活性污泥法：通过曝气池内微生物降解，停留时间 12~24 h，酚去除率＞90%，需控制营养比（BOD:N:P=100:5:1）。

生物膜法：如曝气生物滤池（BAF）、生物接触氧化池，抗冲击负荷能力强，适合酚浓度波动的废水。

厌氧生物处理

原理：在厌氧条件下，酚类通过产酸菌和产甲烷菌逐步降解为甲烷和 CO₂，适用于高浓度废水（酚 1000~5000 mg/L），但启动周期长（1~3 个月），需控制 pH（6.5~7.5）和温度（30~35℃中温或 55℃高温）。

应用：常与好氧工艺联用，如 “厌氧 - 缺氧 - 好氧（A²/O）” 处理焦化含酚废水。

强化生物处理技术

投加高效降解菌剂（如基因工程菌）、固定化微生物载体，提高酚类降解效率，适用于传统生物法难以处理的废水（如含硝基酚、多氯酚废水）。

4. 氧化技术（AOPs）：深度处理

光催化氧化：利用 UV 光照射 TiO₂、ZnO 等催化剂，生成・OH 氧化酚类，适用于低浓度废水（酚＜100 mg/L），反应条件温和，但光利用率低，成本较高。

紫外 - 臭氧联合法（UV/O₃）：UV 光促进 O₃分解产生更多・OH，氧化效率比单独臭氧提高 2~3 倍，适用于难降解酚类（如氯酚）的去除。

5. 组合工艺：根据水质定制

高浓度含酚废水（酚＞5000 mg/L）：

萃取法回收酚 → 芬顿氧化 / 催化湿式氧化 → 生物处理（厌氧 + 好氧）→ 达标排放。

中低浓度含酚废水（酚 100~5000 mg/L）：

吹脱法（挥发酚）→ 活性污泥法 → 臭氧 / 活性炭深度处理；或 大孔树脂吸附 → 碱液再生回收酚 → 生物处理。

典型处理案例

1. 焦化含酚废水处理（高浓度 + 复杂水质）

水质：酚浓度 3000~5000 mg/L，含氨氮、COD 20000~30000 mg/L，pH 7~9。

调节池 → 溶剂萃取（MIBK 萃取剂，酚回收率 92%）→ 反萃取回收酚钠 → 萃取后废水（酚＜500 mg/L）→ 厌氧消化（去除部分 COD）→ 缺氧 - 好氧（A/O）生物处理 → 臭氧氧化 → 达标排放。

效果：出水酚＜0.5 mg/L，COD＜100 mg/L，达到《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB 16171-2012）。

2. 制药含酚废水处理（低浓度 + 难降解）

水质：酚浓度 150~300 mg/L，含硝基酚、COD 5000~8000 mg/L，pH 6~8。

调节池 → 大孔吸附树脂（H-103 树脂，吸附容量 150 mg/g）→ 乙醇洗脱回收酚 → 吸附后废水 → 芬顿氧化（H₂O₂投加量 1000 mg/L）→ 生物接触氧化池 → 膜过滤（UF+RO）。

效果：出水酚＜0.1 mg/L，COD＜50 mg/L，满足《制药工业水污染物排放标准》（GB 21908-2008）。

处理注意事项

酚浓度控制：高浓度酚（＞1000 mg/L）需先回收再处理，避免生物毒性；低浓度酚可直接生物处理，但需驯化微生物。

酚类毒性差异：硝基酚、氯酚等毒性强、难降解，需结合氧化或强化生物工艺（如投加特种菌）。

排放标准：一般行业执行《污水综合排放标准》（GB 8978-1996），挥发酚限值为 0.5~1.0 mg/L，化工、石化等行业有更严格的行业标准（如 GB 31571-2015 要求酚≤0.3 mg/L）。

成本与资源化：萃取、吸附法可回收酚类（如酚钠可回用于生产），降低处理成本；化学氧化法中，芬顿工艺成本较低，适合中小规模应用。

发展趋势

高效复合工艺：如 “吸附 - 催化氧化 - 生物” 联用，提高难降解酚类的去除效率。

资源化技术：通过膜萃取、离子交换等技术实现酚类的高效回收与循环利用，减少废水处理量。

绿色催化材料：开发高效、低成本的催化剂（如非均相催化剂、纳米材料），降低氧化技术的应用成本。

含酚废水处理需兼顾毒性去除与资源回收，高浓度废水优先考虑酚类回收，中低浓度废水结合生物法与氧化技术实现深度净化，同时需根据行业特性和地方标准定制处理方案，确保环境安全性与经济性。