隨著工業(yè)的快速發(fā)展，大量摻雜著有機(jī)化合物的廢水無(wú)形中對(duì)周?chē)沫h(huán)境構(gòu)成了威脅。一些工業(yè)流程如石油精煉、煤焦油加工、石化產(chǎn)品生產(chǎn)、涂料和樹(shù)脂生產(chǎn)等廢水中通常會(huì)排放含酚化合物的廢水，鄰甲酚是這些廢水中最常見(jiàn)的酚。鄰甲酚屬于有毒有害物質(zhì)，它對(duì)人體的危害取決于鄰甲酚的濃度和與人體的接觸時(shí)間，在一定情況下可能會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、肝臟、腎臟、皮膚和眼睛等造成危害〔1〕。一些動(dòng)物研究表明，鄰甲酚具有致畸、致突變特性，在一定情況下會(huì)產(chǎn)生腫瘤〔2〕。當(dāng)前處理鄰甲酚廢水的工藝主要包括：物理法（膜萃取法、膠體強(qiáng)化超濾法、吸附法等）、化學(xué)法（臭氧氧化法、光催化氧化法、超臨界氣化法等）、生物法（活性污泥法、接觸氧化法、酶催化技術(shù)等）。這三大類(lèi)方法各有特點(diǎn)，適用于處理不同濃度和類(lèi)型的鄰甲酚廢水。
1 物理法
1.1 膜萃取法
膜萃取法是將膜分離技術(shù)與萃取技術(shù)相結(jié)合發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，其克服了萃取過(guò)程中能耗高、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)〔3, 4〕。由于膜萃取過(guò)程的傳質(zhì)是在分隔料液和萃取液的微孔表面進(jìn)行的，因此該技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的液/液萃取來(lái)說(shuō)，具有傳質(zhì)比表面積大，能夠抑制“返混”、無(wú)“液泛”限制、可以放寬對(duì)萃取劑的要求等優(yōu)點(diǎn)。張洪霞等〔5〕構(gòu)造了卷繞式及管束式兩種膜組件，組件中采用均質(zhì)硅橡膠膜，以氫氧化鈉溶液為萃取液來(lái)萃取鄰甲酚廢水。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，初始質(zhì)量濃度為21.93 g/L的鄰甲酚廢水非常適合直接進(jìn)行膜萃取。膜萃取法對(duì)鄰甲酚的回收率高，但存在的弊端在于，在膜萃取中由于溶劑多是有機(jī)物，會(huì)造成膜的溶脹，促使膜的孔徑和彎曲因子發(fā)生變化，機(jī)械強(qiáng)度降低，大大降低膜的有效傳質(zhì)面積〔6〕。此外，微孔膜體系對(duì)待分離物質(zhì)不具備選擇性，為保持一定的接觸界面，往往需維持一定的穿透壓，這就導(dǎo)致了運(yùn)行的不穩(wěn)定性〔7〕。因此在當(dāng)前膜萃取的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)對(duì)鄰甲酚有高選擇性以及高強(qiáng)度的膜材料，將會(huì)是未來(lái)膜萃取的重點(diǎn)。
1.2 膠體強(qiáng)化超濾法
膠體強(qiáng)化超濾技術(shù)是在膠束強(qiáng)化超濾基礎(chǔ)上通過(guò)采用聚合物/表面活性劑的復(fù)合物有效克服膠束強(qiáng)化超濾中單體或游離表面活性劑易滲漏的問(wèn)題，能夠同時(shí)去除水中溶解性有機(jī)物和重金屬離子。S. W. Lee等〔8〕采用膠體強(qiáng)化技術(shù)對(duì)0.1 mmol/L的鄰甲酚進(jìn)行處理，實(shí)驗(yàn)在攪拌槽內(nèi)利用十二烷基硫酸鈉（SDS）與羥丙基纖維素（HPC）形成配合物對(duì)鄰甲酚進(jìn)行去除，SDS的用量相比膠束強(qiáng)化超濾降低了10%。膠體強(qiáng)化超濾主要針對(duì)低濃度鄰甲酚廢水的處理，實(shí)驗(yàn)中所采用的HPC可生物降解且無(wú)毒害作用，過(guò)程除少量表面活性劑出現(xiàn)滲漏外無(wú)其他突出問(wèn)題。在膠體強(qiáng)化超濾運(yùn)行中，有必要找出SDS的最佳投加濃度，對(duì)該技術(shù)作進(jìn)一步的完善。
1.3 吸附法
吸附法處理鄰甲酚廢水時(shí)，常用的吸附劑有活性炭、大孔樹(shù)脂，此外還有粉煤灰、水滑石、爐渣、木屑等一些廉價(jià)吸附劑�；钚蕴渴亲畛Ｓ玫囊环N用于廢水處理的介質(zhì)，其具有良好的吸附性能和微生物附著性能，A. E. Vasu〔9〕采用活性炭對(duì)鄰甲酚在其上的吸附過(guò)程進(jìn)行了分析研究。單純采用活性炭進(jìn)行吸附時(shí)，存在解析后鄰甲酚的處理等問(wèn)題，W.Zmudzniski〔10〕將TiO2固定于大孔活性炭上，采用活性炭/TiO2聯(lián)合吸附降解鄰甲酚，鄰甲酚得到了根本的降解。吸附鄰甲酚后的活性炭，其解析過(guò)程中常使用酸液，如何低成本再生活性炭一直是制約這一工藝發(fā)展的重要因素。R. H. Toh等〔11〕采用經(jīng)微生物馴化的粉末活性炭對(duì)吸附了鄰甲酚的顆�；钚蕴窟M(jìn)行再生，相比傳統(tǒng)再生法，其在一定程度上縮短了再生時(shí)間，提高了吸附再生率。另外，該再生法易于實(shí)現(xiàn)吸附劑與生物量的分離。除活性炭外，近年來(lái)發(fā)展的吸附樹(shù)脂也有很好的發(fā)展。李潔瑩等〔12, 13〕分別以NDA-909樹(shù)脂和N3520樹(shù)脂作為吸附劑處理鄰甲酚廢水，均實(shí)現(xiàn)了良好的吸附效果。由于活性炭與樹(shù)脂的價(jià)格和再生成本較高，一些廉價(jià)吸附材料得到了更多的研究。李燕等〔14〕制備出改性水滑石（DS·HTlc），在實(shí)驗(yàn)條件下，DS·HTlc對(duì)鄰甲酚具有高效的吸附效果。夏暢斌等〔15〕研究了粉煤灰和浸漬粉煤灰對(duì)鄰甲酚的吸附特性，結(jié)果表明，用Al3+浸漬的粉煤灰具有較大的吸附量。當(dāng)粉煤灰粒徑為0.15 mm，pH=6.5時(shí)，經(jīng)過(guò)2 h的吸附，最大吸附量為5 mg/g。粉煤灰的成本低，且目前的利用率僅有40%，其在水處理行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景。
吸附法主要適用于處理濃度較低或者少量濃度高的鄰甲酚廢水，其凈化效果好，運(yùn)行設(shè)備較簡(jiǎn)單。但存在的主要問(wèn)題是吸附劑再生麻煩，再生劑用量大，吸附效果受水質(zhì)情況（溶解性氣體濃度等）影響波動(dòng)較大，而且對(duì)預(yù)處理的要求較高，而對(duì)于廉價(jià)吸附材料應(yīng)用尚不成熟。因此，應(yīng)著力開(kāi)發(fā)廉價(jià)且再生簡(jiǎn)單的吸附劑。
2 化學(xué)法
2.1 臭氧氧化法
采用臭氧氧化法可避免氧化法中出現(xiàn)的酚臭問(wèn)題，然而，臭氧在水中的溶解度較低且極不穩(wěn)定。有研究采用臭氧對(duì)鄰甲酚進(jìn)行氧化，20 min可氧化70%的鄰甲酚〔16〕，但該方法臭氧消耗量較大，且傳質(zhì)效率不高。Y. T. Wang等〔17〕將臭氧氧化法與生物法相結(jié)合，對(duì)鄰甲酚先通過(guò)臭氧預(yù)氧化，隨后經(jīng)厭氧生物處理。在臭氧傳質(zhì)速率為0.16 mmol/min時(shí)，該方法可實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水COD和DOC的有效去除。傳統(tǒng)填充床和曝氣反應(yīng)器往往傳質(zhì)效率低，臭氧消耗大，氧化時(shí)間長(zhǎng)。為解決這一問(wèn)題，Y. Ku等〔18〕在相似的操作條件下，采用旋轉(zhuǎn)填料反應(yīng)器借助離心力的作用，通過(guò)減小液膜厚度和液滴大小來(lái)增強(qiáng)氣液傳質(zhì)效果，增大氣液接觸面積，相比傳統(tǒng)反應(yīng)器具有較低的壓降和較高的氣液流速。在該研究基礎(chǔ)上，Y. Ku等〔19〕還對(duì)表面活性劑的加入對(duì)氧化的影響進(jìn)行了深入研究。結(jié)果顯示，表面活性劑的加入對(duì)鄰甲酚的分解速率影響較小，但TOC明顯降低。這說(shuō)明，傳質(zhì)在鄰甲酚氧化方面并不是主要因素。
臭氧氧化技術(shù)發(fā)展的限制因素在于臭氧的制備成本較高，氧化效果受溫度、pH、雜質(zhì)等水質(zhì)因素影響較大。在臭氧氧化中應(yīng)結(jié)合不同水質(zhì)，深入探究不同操作條件下的傳質(zhì)和反應(yīng)機(jī)制，以設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理的反應(yīng)器。再者，有效的催化劑的使用可進(jìn)一步縮短氧化時(shí)間，提高氧化效率，降低運(yùn)行成本。
2.2 光催化氧化法
光催化氧化法是目前研究較多的一種高級(jí)氧化技術(shù)，在催化劑的選擇方面TiO2作為一種大帶隙的半導(dǎo)體氧化物，其成本低，易于獲得，具有良好的物理/化學(xué)特性。為了提高TiO2對(duì)自然光的利用率，常對(duì)TiO2進(jìn)行表面修飾和量子化等研究〔20〕。有文獻(xiàn)報(bào)道通過(guò)銀離子修飾TiO2后對(duì)鄰甲酚進(jìn)行光催化降解，相對(duì)于單獨(dú)使用TiO2，光解速率常數(shù)明顯提高〔21〕。隨著納米技術(shù)的興起，光催化技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用與研究發(fā)展迅速，納米級(jí)催化材料的涂覆，更易實(shí)現(xiàn)電子的積累和電荷的分離，增強(qiáng)氧原子被激發(fā)的可能性。程瑩瑩等〔22〕采用復(fù)合納米Fe2O3/TiO2作為催化劑對(duì)質(zhì)量濃度為50 mg/L的鄰甲酚進(jìn)行了催化降解，經(jīng)3 h的可見(jiàn)光照射，鄰甲酚、TOC的去除率分別為95.4%、72.3%。
此外，光催化氧化技術(shù)還常在紫外光照射下，利用激發(fā)氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射結(jié)合。W. Minamidate等〔23〕采用H2O2/UV工藝降解鄰甲酚，取得良好的處理效果。在光催化的光源選擇方面，二極管相比白熾燈具有高效、可靠、節(jié)能、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，且二極管可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的開(kāi)閉。有研究者將二極管作為照射光源，分別以Pt/TiO2和TiO2為催化劑研究了對(duì)鄰甲酚的降解效果〔24, 25〕，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在淤漿床反應(yīng)器周期性光照下，相比自然光持續(xù)照射，質(zhì)子效率由1.5%提高至6.3%，循環(huán)占空比由1.0降至0.1〔25〕。常用的光觸媒除TiO2外，還包括CdS、 WO3、ZnO、ZnS等。Y. Abdollahi等〔26〕研究了在日光照射下ZnO與Mn共摻雜對(duì)鄰甲酚的催化降解效果，在初始鄰甲酚質(zhì)量濃度為35 mg/L、溶液pH=9、Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、Mn/ZnO質(zhì)量濃度為1.5 g/L的條件對(duì)鄰甲酚具有最佳的降解效果。
盡管光催化技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域表現(xiàn)出其優(yōu)越性，例如在降解水中有毒污染物、節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)方面有很多優(yōu)點(diǎn)，然而該技術(shù)所存在的缺點(diǎn)在于光催化量子效率低、中間氧化產(chǎn)物的含量大、自然光利用率低、光催化劑的分離回收難等。為此，在尋找高效廉價(jià)的光催化劑、降低處理成本、簡(jiǎn)化光催化劑的分離方法等方面尚需作進(jìn)一步的研究，跨學(xué)科之間的合作交流也有待進(jìn)一步加強(qiáng)。
2.3 超臨界氣化法
超臨界氣化是將含酚廢水在沒(méi)有氧化劑參與的情況下降解并產(chǎn)生富氫氣體的方法，相對(duì)于其他高級(jí)氧化技術(shù)來(lái)說(shuō)降解有毒物質(zhì)更快、更徹底。C. Wei等〔27〕采用超臨界氣化對(duì)模擬鄰甲酚廢水進(jìn)行處理，當(dāng)溫度為650 ℃、停留時(shí)間為0.83 min時(shí)，廢水TOC和H2的催化產(chǎn)氣率分別為90.6%、194.6%。產(chǎn)生的富含H2和CH4的氣體可用于加熱廢水，剩余部分可用于其他設(shè)施。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，過(guò)渡金屬鹽等催化劑的加入會(huì)提高TOC的去除率和H2的產(chǎn)量。超臨界氣化是處理有毒污染物的一種有效的途徑，但過(guò)程中需要高溫高壓（至少在溫度為374 ℃，壓力為22.1 MPa的循環(huán)反應(yīng)器中），這就限制了它的推廣，而且過(guò)程中需要消耗大量的電能。為此，今后的工作應(yīng)集中于尋找一種催化劑，使反應(yīng)溫度降到合理的范圍內(nèi)，并且提高H2的產(chǎn)率。
3 生物法
相對(duì)于物化法，生物法副產(chǎn)品少且成本低。在近幾十年，對(duì)生物法處理鄰甲酚廢水進(jìn)行了廣泛研究，期間獲得了很多微生物菌種，如假單胞菌和白色念珠菌。截止到目前，對(duì)降解鄰甲酚菌株的研究主要集中在研究其代謝特性和代謝途徑上。然而只有少數(shù)菌種可以在高濃度的鄰甲酚廢水中存活，并且它們的代謝率很低。M. Maeda等〔28〕利用幾種微生物將鄰甲酚作為唯一碳源對(duì)細(xì)菌降解甲酚的特性進(jìn)行了研究，這些微生物可能是真菌或藻類(lèi)。許多研究者針對(duì)經(jīng)分離純化和馴化的假單胞菌進(jìn)行研究，分析其降解鄰甲酚的性能。N. K. Pazarlioglu等〔29〕在分批式循環(huán)反應(yīng)器中采用經(jīng)馴化的假單胞菌DSM 548（pJP4）對(duì)鄰甲酚進(jìn)行降解，以經(jīng)ZrOCl2改性后的浮石作為固定微生物的載體，通過(guò)建立生物學(xué)模型證實(shí)了其應(yīng)用于大型水處理系統(tǒng)的可能性。Jiabao Yan等〔30〕也通過(guò)不同渠道，分別從土壤和石化污水處理系統(tǒng)中分離出不同種的假單胞菌，當(dāng)鄰甲酚質(zhì)量濃度為1 000 mg/L左右時(shí)，其在高鹽分和重金屬環(huán)境下顯示出對(duì)鄰甲酚良好的降解效果。相對(duì)于純種菌處理技術(shù)，活性污泥法在運(yùn)行靈活性和耐沖擊方面更具優(yōu)勢(shì)，可明顯降低有毒中間產(chǎn)物的含量。M. Maeda等〔31〕采用剩余活性污泥，當(dāng)鄰甲酚質(zhì)量濃度為300 mg/L、剩余活性污泥質(zhì)量濃度為2 500 mg/L、曝氣率為0.5 L/min時(shí)，處理2 h后，鄰甲酚得到了有效降解，且曝氣造成的揮發(fā)量很小，大大提高了降解效率，縮短了降解時(shí)間。Z. Jemaat等〔32〕在連續(xù)氣升式反應(yīng)器中采用好氧顆粒污泥，對(duì)含高氨氮和鄰甲酚的廢水進(jìn)行部分硝化和鄰甲酚的降解，其出水用于厭氧氨氧化。該系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)，不需要添加載體，運(yùn)行穩(wěn)定。相對(duì)于傳統(tǒng)好氧顆粒反應(yīng)器，氣流上升速度低，更節(jié)省電能。
采用生物法處理鄰甲酚廢水，顯著優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、處理成本低，對(duì)較低濃度的鄰甲酚廢水適應(yīng)性強(qiáng)、處理效率高、管理方便。當(dāng)采用厭氧生物法時(shí)，產(chǎn)生的甲烷氣體還可以作為一種副產(chǎn)品。但對(duì)于高濃度的鄰甲酚廢水，往往對(duì)其運(yùn)轉(zhuǎn)管理要求較高，出水水質(zhì)及衛(wèi)生條件較差，且受經(jīng)濟(jì)、氣候條件限制較大。在相關(guān)報(bào)道中，盡管已有采用生物法降解鄰甲酚的實(shí)例，但廢水對(duì)生物的毒性和厭氧生物降解的長(zhǎng)期可行性還有待進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的驗(yàn)證。具體參見(jiàn)http://www.xhxdt.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4 結(jié)語(yǔ)與展望
鄰甲酚廢水對(duì)環(huán)境的危害較大，且具有毒性，如何采取切實(shí)有效的方法對(duì)其進(jìn)行處理還需要一定時(shí)間的實(shí)踐與研究。在有效處理鄰甲酚的前提下，還應(yīng)做到經(jīng)濟(jì)可行、技術(shù)可靠。同時(shí)應(yīng)結(jié)合國(guó)家方針政策，實(shí)時(shí)調(diào)整出水指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)水的可循環(huán)利用，杜絕二次污染及持續(xù)性危害事件的發(fā)生。結(jié)合實(shí)際情況，僅僅依靠某單一工藝并不能使鄰甲酚得到經(jīng)濟(jì)有效的降解，因此，應(yīng)結(jié)合各自工藝的特點(diǎn)進(jìn)行合理恰當(dāng)?shù)慕M合，發(fā)揮各自工藝的優(yōu)點(diǎn)，尋找處理鄰甲酚廢水的有效方法。
