淺談陶瓷生產(chǎn)中酚水的產(chǎn)生及處理＊

王銀川 毛鮮變

（1 廊坊市永清縣馳野陶瓷有限公司 河北 廊坊 065600）

（2 中國建材檢驗(yàn)認(rèn)證集團(tuán)（陜西）有限公司 西安 710116）

酚類化合物屬于芳烴類化合物，是美國EPA列出的129種優(yōu)先控制的污染物之一。由于酚類化合物青性極大且難以降解，并影響水生生物的生長(zhǎng)和繁殖污染飲用水源，因此在我國被列為重點(diǎn)解決的有害廢水之一。如果人們長(zhǎng)期飲用被酚污染的水能引起慢性中毒，出現(xiàn)貧血、頭昏、記憶力衰退以及各種神經(jīng)系統(tǒng)的疾病，嚴(yán)重的會(huì)引起死亡。酚口服致死量為530mg／kg（體重）左右，而且甲基酚和硝基酚對(duì)人體的毒性更大。酚和其它有害物質(zhì)相互作用會(huì)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，會(huì)變得更加有害，具有致癌化。

1 酚水的產(chǎn)生及危害

1.1 酚水的產(chǎn)生

酚水主要是由煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的煤氣在凈化洗滌時(shí)產(chǎn)生的廢水。煤氣站的含酚污水由酚類、氰化物、焦油、懸浮物等有害物質(zhì)組成。其中酚類以一元酚為主，以苯酚含量最高，其次還有間對(duì)甲苯酚，含酚水主要來源于煤氣凈化過程中的間接冷卻器的冷凝水和水封水，其中含酚冷凝水的生成量取決于氣化煤質(zhì)及所采用的工藝。

1.2 酚水的危害

酚是苯酚的簡(jiǎn)稱，又名石碳酸，微酸性（腐蝕性），常溫下能揮發(fā)，釋放出刺激性臭味，在空氣中變成粉紅色。甲酚又稱煤酚與苯酚的化學(xué)活性及毒性類似，經(jīng)常同時(shí)存在。

1.2.1 對(duì)人體的毒害作用

酚可通過與人的皮膚、粘膜接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成不溶性蛋白質(zhì)，使人體細(xì)胞失去活力，濃度高的酚溶液還會(huì)使蛋白質(zhì)凝固；酚還能向皮膚深部滲透，引起深部組織損傷、壞死，直至全身中毒。長(zhǎng)期飲用被酚污染的水會(huì)引起頭暈、貧血以及各種神經(jīng)系統(tǒng)病癥。

1.2.2 對(duì)水體及水生物的危害

水體受含酚污水污染后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重不良后果。由于含酚廢水耗氧量高，水體中氧的平衡將受到破壞，水中含酚量為0.002～0.015mg／L時(shí)，加氯消毒就會(huì)產(chǎn)生氯酚惡臭，不能作飲用水。水體中含酚量為0.1～0.2mg／L時(shí)，魚類有酚味，濃度高時(shí)會(huì)引起魚類大量死亡。

1.2.3 對(duì)農(nóng)作物的危害

使用未經(jīng)處理的含酚廢水（100～750mg／L）直接灌溉農(nóng)田，會(huì)使農(nóng)作物枯死和減產(chǎn)。

2 煤氣發(fā)生爐含酚水處理的常規(guī)方法

2.1 蒸汽化學(xué)脫酚法

使用強(qiáng)烈的高溫蒸汽加熱含酚污水，使污水中的酚蒸發(fā)，隨蒸汽逸出，再通入堿液吸收成為酚鈉鹽，可達(dá)到脫酚的目的。該方法操作簡(jiǎn)單，投資較少，但蒸汽耗量較大，且脫酚效率不理想，達(dá)不到徹底治理的目的。

2.2 蒸汽脫酚法

將含酚污水加熱，使酚隨水蒸汽揮發(fā)，再將含酚蒸汽通入發(fā)生爐爐底，并混入空氣中作為氣化劑使用，在爐內(nèi)酚在高溫下燃燒分解成CO2和H2O，最終達(dá)到脫酚的目的。該方法只能脫除低沸點(diǎn)酚系物，且能耗較大，每蒸發(fā)1t污水約需燃料折合標(biāo)煤180kg左右。

2.3 焚燒法

將含酚污水噴入焚燒爐，使酚類有機(jī)物在1100℃左右的高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，最終生成CO2和H2O將其排放。該方法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，但能耗較高，每焚燒1t含酚廢水其成本約在1200～1500元。若因操作不慎，爐溫下降，往往會(huì)造成燃燒不完全，易形成二次污染。

2.4 溶劑萃取脫酚法

該方法的主要工藝包括萃取和解吸2部分。萃取過程是一個(gè)物質(zhì)再分配過程，利用萃取劑將酚從污水中萃取出來；含酚萃取劑再與堿液相互接觸，萃取劑中的酚與堿發(fā)生反應(yīng)生成酚鈉鹽，該過程是一個(gè)解吸過程。經(jīng)處理后的出水仍含100～200mg／L的酚，不能直接排放，而且萃取劑的流失會(huì)造成污水乳化，并形成二次污染。因該方法須采用高效率的萃取劑及堿，運(yùn)行成本較高。

2.5 樹脂脫酚法

該方法主要工藝過程包括吸附和解析2部分。利用樹脂吸附廢水中的酚，然后用堿液進(jìn)行解析，生成酚鈉。該方法工藝過程較為復(fù)雜，且影響脫酚效率的因素較多，運(yùn)行成本相對(duì)較高。

2.6 磺化煤吸附法

該方法以磺化煤極性基團(tuán)吸附酚，然后用堿液吸收而成為酚鈉鹽脫酚，磺化煤吸附是間歇進(jìn)行的，完成一次循環(huán)包括吸附和再生2個(gè)環(huán)節(jié)。該方法的主要缺點(diǎn)在于磺化煤的吸酚量過低，吸附周期太短，解析、再生也比較困難。

2.7 生化法樹脂脫酚法

該方法是將含酚污水進(jìn)行生化處理以培養(yǎng)微生物，并利用微生物將污水中的酚類有機(jī)物消化吸收分解成H2O和CO2的過程。根據(jù)微生物的承載方式及供氧方式的不同又可分為曝氣法、接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤法及生物濾池法等。該方法對(duì)進(jìn)入生化池的污水水質(zhì)要求較為嚴(yán)格，污水中焦油及酚等有機(jī)物濃度不可超過微生物所能承受的濃度，否則需要將污水稀釋后才能進(jìn)入生化池，這樣即限制處理水量。同時(shí)微生物馴化比較困難，進(jìn)水濃度超標(biāo)、環(huán)境溫度不適宜，都很容易限制微生物的生存。

3 煤氣站酚水處理裝置

圖1 煤氣站酚水處理裝置圖

圖1為煤氣站酚水處理裝置圖。從圖1可知，在酚水箱中1內(nèi)設(shè)置有蒸汽加熱管2，將蒸汽加熱管2安裝在蓋板15上，蒸汽加熱管2的兩根引出管伸出蓋板15外側(cè)，將可拆卸地蓋板15密封覆蓋在酚水箱1頂部的開口上。若蓋板15可通過螺栓螺母或卡扣件，密封圈13等安裝配件可拆卸地安裝在酚水箱1頂部的開口上，需要時(shí)將螺栓螺母或卡扣件解除后就可將蓋板15及蒸汽加熱管2－起從酚水箱1中吊出；酚水箱1上還設(shè)置1酚水引出管14，并與緩存罐6相連通，緩存罐6的靠近底部位置通過連接管與循環(huán)泵3相連接。循環(huán)泵3通過引流管11與設(shè)置在飽和混合塔5頂部的酚水霧化器4相連通；酚水霧化器4的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際需要具體設(shè)置；在引流管11上設(shè)置引流閥111。在飽和混合塔5的頂部設(shè)置有飽和排氣管9，在其上方還設(shè)置有排氣閥91；在靠近飽和混合塔5的底部位置設(shè)置有進(jìn)氣管8，其上設(shè)置有進(jìn)氣閥81；在飽和混合塔5的底部還設(shè)置有排污管51，并與水封循環(huán)槽7相通；水封循環(huán)槽7上的溢流口通過溢流管10與酚水箱1相通。在酚水箱1中安裝有測(cè)溫器12，用來測(cè)量酚水箱內(nèi)的溫度。

4 酚水處理裝置的工作原理

水封循環(huán)槽7中的含酚污水過多時(shí)會(huì)從溢流管10溢出而進(jìn)入到酚水箱1中。然后往蒸汽加熱管2中通入蒸汽并對(duì)酚水箱1中的含酚污水進(jìn)行加熱，加熱至適合溫度（如90℃）時(shí)，打開引流閥111，并啟動(dòng)循環(huán)泵3，將含酚污水從酚水箱1中引出，通過酚水引出管14、緩存罐6及引流管11后，含污酚水被加壓引入酚水霧化器4，最后經(jīng)霧化后噴出。與此同時(shí)，打開進(jìn)氣閥81和排氣閥91，從進(jìn)氣管8中引入空氣，上升的空氣與向下霧化的酚水進(jìn)行逆向熱交換，經(jīng)熱交換后的空氣能達(dá)到煤氣發(fā)生爐對(duì)氣化劑所需的飽和要求和溫度要求，即：經(jīng)熱交換后的空氣可以作為煤氣發(fā)生爐的氣化劑，霧化后的酚水中的酚等有害物質(zhì)被空氣攜帶著一起通過飽和排氣管9排出，并被送入煤氣發(fā)生爐底部，在煤氣發(fā)生爐中的火層1100～1200℃的高溫下，將酚等有害物質(zhì)在高溫環(huán)境下燃燒生成無害的水和二氧化碳。在工作過程中，霧化量的大小可通過循環(huán)泵3進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在工作一段時(shí)間后，當(dāng)需要檢修或清理蒸汽加熱管2時(shí)，由于蓋板15設(shè)置成可拆卸式結(jié)構(gòu)，因此可將它及蒸汽加熱管2一起從酚水箱1中吊出進(jìn)行檢修或清理；另外，在飽和混合塔5中無需充裝任何填料，這樣可避免由于填料堵塞造成停機(jī)的事故?？傊?，本實(shí)用新型裝置不僅提高了處理量，而且也不會(huì)因清洗、更換飽和混合塔內(nèi)的填料等原因增加操作人員的工作量以及與酚水進(jìn)行身體直接接觸，既提高了工作效率，消除了人身安全隱患，還杜絕了由于堵塞、清理、疏通而造成的環(huán)境污染現(xiàn)象。

5 部分建筑陶瓷企業(yè)為降低生產(chǎn)成本所采用的分水處理辦法

1）淄博市建筑陶瓷行業(yè)發(fā)達(dá)，年生產(chǎn)各種瓷磚約5億m2。為減少煙塵污染，淄博市自2000年起就在建筑陶瓷企業(yè)推廣使用天燃?xì)夂屠涿簹?。截止目前，淄川區(qū)已有94家企業(yè)建設(shè)使用了139個(gè)冷煤氣發(fā)生爐。使用冷煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水每年排放量高達(dá)15萬t，由于政府職能部門監(jiān)管不力，企業(yè)管理不善，加之個(gè)別企業(yè)亂排濫放，含酚廢水在污染地表水的同時(shí)，也對(duì)地下水和土壤構(gòu)成威脅，當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)此反應(yīng)強(qiáng)烈。

近年來，淄博市淄川區(qū)由政府牽頭，按企業(yè)使用冷煤氣發(fā)生爐的數(shù)量付費(fèi)方式籌建含酚廢水集中處理廠，投資1240萬元，占地面積10畝的含酚廢水集中處理廠開工建設(shè)。該處理廠將通過固定微生物處理工藝，從污水中提取酚后將其變成一種重要化工原料。經(jīng)測(cè)算，含酚廢水處理廠建成投產(chǎn)后，治理后的廢水可達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)及國家城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，每年可處理20萬t含酚廢水，能有效減輕對(duì)淄博地下水和土壤構(gòu)成威脅的污染。

2）在全國各地的建筑陶瓷產(chǎn)區(qū)由于陶瓷企業(yè)對(duì)含酚物質(zhì)的危害性認(rèn)識(shí)不足，更由于部分企業(yè)為減輕成本壓力，存在很大一部分企業(yè)私自將含酚廢水作為研磨介質(zhì)加入坯料配方中共同研磨，并將含酚廢水混在粉料中壓制成形，經(jīng)高溫?zé)?。由于燒成的不完全，可能使部分酚物質(zhì)殘留在成品之中。

6 應(yīng)將酚類物質(zhì)含量的檢測(cè)列入建筑陶瓷產(chǎn)品的強(qiáng)檢標(biāo)準(zhǔn)

陶瓷產(chǎn)品中酚物質(zhì)含量對(duì)人體的危害較大。為確保消費(fèi)者的利益不受損害，建議國家陶瓷質(zhì)檢部門將陶瓷制品中的酚物質(zhì)含量列入強(qiáng)檢標(biāo)準(zhǔn)。