隨著(zhù)工業(yè)的快速發(fā)展，大量摻雜著(zhù)有機化合物的廢水無(wú)形中對周?chē)沫h(huán)境構成了威脅。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 )對中樞神經(jīng)系統、呼吸系統、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)相對于傳統的液/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、可以放寬對萃取劑的要求等優(yōu)點(diǎn)。張洪霞等〔5〕構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)驗結果表明，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，機械強度降低，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，這就導致了運行的不穩定性〔7〕。因此在當前膜萃取的基礎上，開(kāi)發(fā)對鄰甲酚有高選擇性以及高強度的膜材料，將會(huì )是未來(lái)膜萃取的重點(diǎn)。
1.2 膠體強化超濾法
膠體強化超濾技術(shù)是在膠束強化超濾基礎上通過(guò)采用聚合物/表面活性劑的復合物有效克服膠束強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物和重金屬離子。S. W. Lee等〔8〕采用膠體強化技術(shù)對0.1 mmol/L的鄰甲酚進(jìn)行處理，實(shí)驗在攪拌槽內利用十二烷基硫酸鈉（SDS）與羥丙基纖維素（HPC）形成配合物對鄰甲酚進(jìn)行去除，SDS的用量相比膠束強化超濾降低了10%。膠體強化超濾主要針對低濃度鄰甲酚廢水的處理，實(shí)驗中所采用的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滲漏外無(wú)其他突出問(wèn)題。在膠體強化超濾運行中，有必要找出SDS的最佳投加濃度，對該技術(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(zhù)性能，A. E. Vasu〔9〕采用活性炭對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吸附了鄰甲酚的顆�；钚蕴窟M(jìn)行再生，相比傳統再生法，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)驗條件下，DS·HTlc對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鄰甲酚的吸附特性，結果表明，用Al3+浸漬的粉煤灰具有較大的吸附量。當粉煤灰粒徑為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(zhù)廣闊的應用前景。
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，運行設備較簡(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，而且對預處理的要求較高，而對于廉價(jià)吸附材料應用尚不成熟。因此，應著(zhù)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的酚臭問(wèn)題，然而，臭氧在水中的溶解度較低且極不穩定。有研究采用臭氧對鄰甲酚進(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合，對鄰甲酚先通過(guò)臭氧預氧化，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)現對廢水COD和DOC的有效去除。傳統填充床和曝氣反應器往往傳質(zhì)效率低，臭氧消耗大，氧化時(shí)間長(cháng)。為解決這一問(wèn)題，Y. Ku等〔18〕在相似的操作條件下，采用旋轉填料反應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)增強氣液傳質(zhì)效果，增大氣液接觸面積，相比傳統反應器具有較低的壓降和較高的氣液流速。在該研究基礎上，Y. Ku等〔19〕還對表面活性劑的加入對氧化的影響進(jìn)行了深入研究。結果顯示，表面活性劑的加入對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。在臭氧氧化中應結合不同水質(zhì)，深入探究不同操作條件下的傳質(zhì)和反應機制，以設計出結構合理的反應器。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對自然光的利用率，常對TiO2進(jìn)行表面修飾和量子化等研究〔20〕。有文獻報道通過(guò)銀離子修飾TiO2后對鄰甲酚進(jìn)行光催化降解，相對于單獨使用TiO2，光解速率常數明顯提高〔21〕。隨著(zhù)納米技術(shù)的興起，光催化技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域的應用與研究發(fā)展迅速，納米級催化材料的涂覆，更易實(shí)現電子的積累和電荷的分離，增強氧原子被激發(fā)的可能性。程瑩瑩等〔22〕采用復合納米Fe2O3/TiO2作為催化劑對質(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、節能、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)，且二極管可實(shí)現毫秒級的開(kāi)閉。有研究者將二極管作為照射光源，分別以Pt/TiO2和TiO2為催化劑研究了對鄰甲酚的降解效果〔24, 25〕，結果發(fā)現在淤漿床反應器周期性光照下，相比自然光持續照射，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)量分數為1%、Mn/ZnO質(zhì)量濃度為1.5 g/L的條件對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)域表現出其優(yōu)越性，例如在降解水中有毒污染物、節約能源、環(huán)境保護方面有很多優(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。
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，相對于其他高級氧化技術(shù)來(lái)說(shuō)降解有毒物質(zhì)更快、更徹底。C. Wei等〔27〕采用超臨界氣化對模擬鄰甲酚廢水進(jìn)行處理，當溫度為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施。實(shí)驗發(fā)現，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，今后的工作應集中于尋找一種催化劑，使反應溫度降到合理的范圍內，并且提高H2的產(chǎn)率。
3 生物法
相對于物化法，生物法副產(chǎn)品少且成本低。在近幾十年，對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細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)反應器中采用經(jīng)馴化的假單胞菌DSM 548（pJP4）對鄰甲酚進(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)了其應用于大型水處理系統的可能性。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中分離出不同種的假單胞菌，當鄰甲酚質(zhì)量濃度為1 000 mg/L左右時(shí)，其在高鹽分和重金屬環(huán)境下顯示出對鄰甲酚良好的降解效果。相對于純種菌處理技術(shù)，活性污泥法在運行靈活性和耐沖擊方面更具優(yōu)勢，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〕在連續氣升式反應器中采用好氧顆粒污泥，對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。該系統抗沖擊能力強，不需要添加載體，運行穩定。相對于傳統好氧顆粒反應器，氣流上升速度低，更節省電能。
采用生物法處理鄰甲酚廢水，顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)是設備簡(jiǎn)單、處理成本低，對較低濃度的鄰甲酚廢水適應性強、處理效率高、管理方便。當采用厭氧生物法時(shí)，產(chǎn)生的甲烷氣體還可以作為一種副產(chǎn)品。但對于高濃度的鄰甲酚廢水，往往對其運轉管理要求較高，出水水質(zhì)及衛生條件較差，且受經(jīng)濟、氣候條件限制較大。在相關(guān)報道中，盡管已有采用生物法降解鄰甲酚的實(shí)例，但廢水對生物的毒性和厭氧生物降解的長(cháng)期可行性還有待進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的驗證。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4 結語(yǔ)與展望
鄰甲酚廢水對環(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，還應做到經(jīng)濟可行、技術(shù)可靠。同時(shí)應結合國家方針政策，實(shí)時(shí)調整出水指標，實(shí)現水的可循環(huán)利用，杜絕二次污染及持續性危害事件的發(fā)生。結合實(shí)際情況，僅僅依靠某單一工藝并不能使鄰甲酚得到經(jīng)濟有效的降解，因此，應結合各自工藝的特點(diǎn)進(jìn)行合理恰當的組合，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。
