小中大含苯废水治理技术
混凝沉降法
废水中的一些微量煤油、二甲苯等也可用三氯化铁作混凝剂来去除[1]。
吸附法
炭质吸附剂中以活性炭处理含油废水的效果最好。 利用活性炭能非常容易地从废水中去除二甲苯、苯、甲苯[2][3][4]等。 如果能结合曝气, 再用活性炭处理, 则效果更好。如某废水中含苯 400 mg/L、甲苯 106 mg/L、二甲苯 30 mg/L, 以气液比为30 进行曝气, 先将苯、甲苯及二甲苯的含量分别降至 19 mg/L、 5 mg/L及0 mg/L, 再用活性炭处理, 即可取得良好的效果。 利用活性炭吸附苯等芳烃类化合物时, 废水的 pH 值对处理效果影响不大, 废水中若无其它有害杂质存在的话, 经解吸再生的活性炭, 仍能保存原有的吸附能力。废水中的苯可以用粘土及蒙脱土进行吸附去除,用铝饱和的粘土的吸附率比普通粘土的高七倍[5]。
吸附用的活性炭如用臭氧处理进行表面改性可以提高对苯的吸附能力[6]。
用活性炭吸附苯饱和后,可以用超临界二氧化碳萃取法进行再生[7]。
此外还可用亲油性的高分子材料作为集油剂。 如废水中含有 200 mg/L的二甲苯,以 100 毫升/小时的速度连续通过直径为 14 毫米、长为 180 毫米的玻璃柱, 其中装有 4 克聚苯乙烯的集油剂。处理废水量如果在 1000 毫升以内时, 出水中二甲苯的含量可达零, 而当处理量增至 4000 毫升时, 出水中二甲苯的含量可增加到 20 mg/L[8]。甲苯、苯也可用类似的亲油性滤料通过过滤吸附而去除[9]。 芳烃还可用大孔树脂吸附法去除[10]。 而非极性分子可用凝胶型桥联聚合物从废水中去除[11]。
另外, 用 59~99% 的聚丙烯及 1~50% 的聚乙烯-乙烯醇的树脂制成的不织纤维, 具有强烈的吸油作用, 并且耐油性好。 如由 90% 的聚丙烯及 10% 的聚乙烯-乙烯醇组成的不织纤维, 其吸附能力, 若以对于各种被吸附物质与纤维本身质量百分比表示, 则为: 燃料油C 1480%、 燃料油B 1300%、 燃料油 A 470%、苯 350%、甲苯 350%及二甲苯 340%[12]。
由 0.5 份表面活性剂和 100 份多元醇制成的醚型脆性聚氨酯泡沫塑料, 可用来在废水中吸附石油醚、苯、甲苯、二甲苯、沥青以及其它有机液体, 吸附量可达吸附剂自身重的 3~8倍, 饱和后可用醋酸乙酯加热或洗涤, 再经分馏而达到再生和回收的目的。 例如汽油裂解厂废水(15米3/小时)其中含5.9 克/升, 用这种吸附剂处理, 吸附量可达每克吸附剂吸附 5~10 克焦油, 处理后出水中焦油含量可下降至 5 mg/L以下[13]。
可以用天然的或改性的泥炭对废水中的苯、甲苯、乙苯及二甲苯进行吸附去除,所用的泥炭可以天然的、经辐射处理的、经氧化的或微生物加强态的。天然态的泥炭可以吸附可观的溶解态的烃类化合物,其中乙苯及二乙苯吸附最快,经5天后可以吸附>90%的量,而苯最难去除,经辐射处理时,辐射量大时吸附量也增大[14]。苯-甲苯-乙苯-二甲苯可以用大孔树脂进行吸附处理[15],废水中的酚类化合物及BTX可以用合成树脂吸附去除,如可用 Amberlite XAD-4 其颗粒大小为0.2-1.2 mm[16]。
含油、脂、铁离子及水溶性烃类化合物如苯、甲苯、乙苯及二甲苯可以用二步法进行处理,首先分出油脂类化合物,然后在无铁离子存在的情况用粉状合成树脂吸附剂进行吸附,吸附剂可以再生回用[17]。
废水中的非离子化合物如苯、苯酚及甲苯可以用改性的无机吸附剂进行处理,如蒙脱石、绢云母或沸石用阳离子季铵盐化合物进行改性,所用的季铵盐有苄基二甲基十四铵盐、Hyamine 1622或苄基三甲基铵盐(BTMA),其吸附能力次序为蒙脱石>沸石>绢云母,并与它们的Ca/Mg交换量有关。其对苯的吸附能力可以提高70%[18][19]。
苯-甲苯-乙苯-二甲苯及铬酸盐可以用有机沸石进行吸附去除。吸附过程符合 Langmuir吸附等温线,与天然的沸石相比,有机沸石的吸附量要大得多[20]。
膨润土经四甲基铵离子改性后,可以提高膨润土对苯、甲苯及二甲苯的吸附能力,其吸附选择性为苯>>甲苯>邻二甲苯[21]。用溴化苄基三甲基铵改性而成的有机膨润土也可以用来吸附甲苯和二甲苯[22]。
通过离子交换反应制得的三甲基苄基铵及四甲基铵-粘土改性物, 可以用来吸附废水中的苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、丁苯及萘[23]。
汽提或吹脱法
废水中含有的有机化合物, 如其挥发度大于0.64, 即可有效地利用吹脱将其去除。如含苯及甲苯的废水, 在 0~60℃的温度范围中可在填料塔中用空气进行吹脱处理, 吹出含苯及甲苯的空气可用焚烧法处理。 如某含苯及甲苯的废水, 在温度为 12℃、空气流率为 0.7 千克/分、废水流率为 8.5 千克/分、塔长2.78 米的条件下进行处理, 苯的去除率为 96.7%, 而甲苯的去除率可达 96.2%[24]。
研究了有机化合物、表面活性剂及盐度对苯、甲苯、乙苯、对二甲苯及间二甲苯挥发的影响,发现当有机物的分子量大时抑制作用也大,当含有疏水性的表面活性剂存在时,因为共溶现象存在的原因会抑制其挥发,而盐度的影响较小[25]。
废水中的苯可以用汽提、真空汽提、吹脱及天然气吹脱四种方法进行,可以使废水中的苯降到<10 ppm。经比较汽提因需预热,操作成本较高;真空汽提则设备投资较高;空气吹脱的只解决部份问题,因为会引起新的空气污染问题,而天然气气提的方法缺点最少[26]。
氯苯生产废水可用共沸蒸馏方法去除, 用此法可将废水中的苯的浓度由 1997.6mg/L降至0.23mg/L[27]。
对于制备乙苯的工业废水, 经过蒸馏法处理很容易使废水中的乙苯含量降低到 5 mg/L以下, 并从蒸馏的冷凝液中很容易地回收有用的芳烃[28]。 例如某乙苯的生产废水中含有低于 852 mg/L的芳烃(其中含 70%苯, 18%乙苯, 12%异丙苯、仲丁苯、异丁苯、二乙苯及三乙苯), 在酸性条件下进行共沸蒸馏, 可使废水中芳烃含量降低到1~10mg/L[29]。 在另一 生产废水中含苯 700、苯衍生物 10~1000 mg/L、氯化钠 1400~1800 mg/L、 HCl 560~800 mg/L、 氢氧化铝 1100~2000 mg/L、BOD 900~14000mg/L, 可以先中和沉淀, 其中一部分水可回用到生产中去, 以减少废水量 2~2.5 倍, 剩余废水可用共沸蒸馏法进行回收, 使苯含量降至 10~20 mg/L, BOD降至 10~50mg/L[30]。 又如含油废水中含烃 40~80mg/L、 铝离子3000 mg/L, 废水进入蒸馏塔用蒸汽加热到100~110予以回收, 残余物冷至40~60℃, 或再用碱中和, 以回收氢氧化铝[31]。
含苯和和甲苯的废水, 也可将废水加热到 90~98℃, 以蒸馏的方法回收[32][33]。 生产环氧树脂过程中产生的含甲苯废水即可利用此法回收。
废水中的苯-甲苯-二甲苯可以通过吹脱-催化氧化的方法进行处理,所用的催化剂可以用疏水性的催化剂,例如可以用铂金属类催化剂,这样可以在90~150℃进行处理,它具有高的活性,并不受水蒸气存在的影响[34][35]。
废水中的BTX可以在一个密闭的系统中进行真空,此时水汽及苯、甲苯及二甲苯汽化并随真空泵逸出,将此气体收集并进行冷凝成液体加以回收[36]。
氧化法
对以邻二甲苯、苯及甲苯类的废水, 用氧进行湿式氧化, 在5.5~6.0 兆帕压力下, 其含量可下降到 5 mg/L以下[37][38]。
废水中的苯、甲苯、乙苯及对二甲苯可以在pH3.0,并在紫外光照下用过氧化氢处理,可以在10钟内降解90%。混合物的处理效果要较单一的物质处理效果要好,这是因为在混合的条件下,更易接受光照并产生羟基游离基[39]。对二甲苯及对硝基甲苯可以用过氧化氢或过氧化氢/ Fe(II)进行光催化处理,光芬通氧化要比光催化过氧化氢氧化的氧化速率快5~7倍[40]。
以苯、甲苯和二甲苯的混合物(BTX)作为模拟化合物进行 Fenton 反应的试验, 实验表明二甲苯可以很好用 Fenton 法处理, 当过氧化氢:BTX: Fe2+=12:1:60时, 溶解的 BTX 可以在10 分钟内完全消失[41]。还可以用高铁酸钾通过氧化及絮凝的作用, 从废水中去除苯、甲苯、二甲苯及萘等[42][43]。
地表水及工业废水中的甲醛可以在草酸铁的催化下, 用过氧化氢进行光(紫外-可见光)催化氧化法使之分解。过程中产生具有强氧化性能的羟基游离基是其主要氧化剂。用这个方法可以去除废水中的氯苯、苯、甲苯、二甲苯、1,4-二氧六环、甲醇、甲醛及甲酸等。其去除效果通过TOC及BOD等值的比较, 均要比通常所用的紫外-可见光/亚铁盐/过氧化氢及紫外/过氧化氢要高出好多倍, 所以本法可以用在中等及高污染废水的处理[44]。
用高能电子辐射可以从饮用水中除去苯、甲苯、间二甲苯及邻二甲苯。当达到 787 krad 时可以除去>99%的芳香物质。过程中有游离基生成,其中间产物有苯酚及羰基化合物如乙二醛等[45]。