湿式空气氧化技术的发展
湿式催化氧化法(2018.12.4)

实验装置采用固定床连续鼓 泡式反应器(简称固定床反 应器)。固定床反应器设计 压力为15 MPa,温度< 400℃ , 内径15mm、长度600 mm。
[3]曾经,彭青林.催化湿式氧化技术处理高浓度有机废水催化剂研究[J].环境污染与防 治,2009,31(08):37-40+45.
应用实例2
生物法
通过生物吸附、以空气吹脱 BOD/COD> 0.3 ,可生物 COD去除率60%左右,苯胺,硝基 占地面积大,投资高,受 及微生物新细胞物质合 降解的有机物废水、污泥 苯能基本达标,运行费用低,易管 废水成分和浓度限制,停 成消耗而降解 理 留时间长,脱色差,不适 合盐浓度高的废水 加入混凝剂,减少电荷及双电 废水中以悬浮状或胶体形 COD去除率70%左右,处理费用较低 污泥量大,适用范围窄 层的有效距离,降低电位,通过 式存在的污染物,胶体颗 ,苯胺类,酚类可达标 ,难达标 吸附架桥形成大絮团 粒为0.1~ 1 nm 废水中还原性有机物 少量高浓度废水、污泥 可使一些有机物氧化分解,氧化停留 氧化剂用量大,只对某 时间少 些难降解有机物有效 蒸发液吸收后,污染物基本达标, 能耗高,投资大 能回收盐
(2)链的发展或传递: 自由基与分子相互作用,交替进行使自由基数量迅速增加 的过程。
RH + •OH → R • + H 2O R • +O 2 → ROO • ROO • + RH → ROOH + R •
(3)链的中止: 若自由基之间相互膨胀生成稳定的分子,则链的增长过程 将中断。
R • + R• → R-R ROO • + R• → ROOR ROO • + ROO • + H 2O → ROOH + ROH + O 2
湿式氧化法

4880mg/L的条件下,活性染料、酸性染料和直接耐晒黑染料废水的
COD去除Leabharlann 分别为83.6%、65%、50%。
应用
(4)处理污泥:随着现代化城市的日益发展,各种废水的排放量 迅速递增,使城市污水厂的污水处理趋向中型和大型化的集中处理,而 如何使伴随污水处理而产生的大量活性污泥得到合理有效的处理,对于 水处理工作者而言,具有重要的现实意义。湿式氧化法在处理高浓度有 机废水方面已受到了广泛重视并有了长足的发展,考虑到活性污泥从物 质结构方面与高浓度有机废水十分相似,因此,若将该技术成功运用于 城市污水厂活性污泥的处理,将会具有广泛的应用前景。顾军等人经过 试验研究发现,活性污泥经湿式氧化后,可生化性能得到显著提高。在 温度180℃、混合压力5.0Mpa、反应20min时,流出液的B/C值可从反 应前的26%增大到40%以上。
应用
(3)处理染料废水:染料废水中所含的污染物有以苯、酚、 萘、蒽、醌为母体的氨基物,硝基物、胺类、磺化物、卤化物等,这 些物质多是极性物质,易溶于水,成分复杂、浓度高、毒性大,
COD一般均在5000mg/L以上,甚至高达7.5万mg/L;而近年来的新
型染料均为抗氧化、抗生物降解型,处理难度日益增加,一般的物化 和生化方法均难以胜任,出水无法满足排放要求。湿式氧化技术能有 效破除染料废水中的有毒成分,分解有机物,提高废水的可生化性。 经研究发现:活性染料和酸性染料适合湿式氧化,而直接染料稍难以 空气氧化。而多数染料是酸性类型的,故采用湿式氧化法处理染料废 水具有较大潜力。在200℃,总压6.0~6.3Mpa,进水COD为3280~
递阶段,自由基与反应物分子相互作用,产生酯基自由基(ROO)、羟基自由 基(HO)以及烃基自由基(R),羟基自由基有强氧化性再去氧化有机废物;链
湿式氧化技术

3. 温度 决定性因素。反应温度低,即使延长反应时间,反 应物的去除率也不会显著提高。
原因:( 1 )温度 T < 100 ℃时,氧的溶解度随着温 度的升高而降低;温度T > 150℃时,有机物的溶 解度随着温度的升高而增大,氧在水中的传质系 数也随着温度的升高而增大;(2)温度升高使液 体的粘度减小,因此温度升高有利于氧在液体中 的传质和有机物氧化。
湿式氧化技术的应用
1. 处理活性污泥(WAO最成功的应用领域)
传统处理方法:经干燥床或真空过滤脱水后填埋或
焚烧。
WAO 工艺的优点:可以将活性污泥氧化为无菌、 生物稳定、便于填埋和脱水的形式;污泥量大大减 少;处理费用明显降低。 50%以上的WAO装置用于活性污泥的处理
2. 处理农药废水
Randall T. L及Knopp P. V等人采用湿式氧化技术 对 多 种 农 药 废 水 进 行 了 试 验 , 当 温 度 在 204 ~ 316℃范围内,废水中烃类有机物及其卤化物的分
(3)空气压缩机:为了减少费用,常采用空气作为 氧化剂,当空气进入高温﹑高压的反应器之前,需要 使空气通过热交换器升温和通过压缩机提高空气压 力,以达到需要的温度和压力。通常使用复式压缩 机,根据压力要求选定段数,一般选3~4段。 (4)气液分离器:压力容器。氧化后的液体经过热 交换器后温度降低,使液相中的 O2 、 CO2 和易挥发 的有机物从液相进入气相分离。分离器内的液体再 经过生物处理或直接排放。
4. Kenox工艺(带有混合和超声波装置的连续循环反应器)
原理:废水和空气进入反应器后,先在内筒体内流 动,之后从内、外筒体间流出反应系统。内筒体内 的混合装置便于废水和空气的接触。超声探测装置 安装在反应器的上部,利用超声辐射的空化效应在 一定范围内瞬间产生高温和高压,加速反应进行 操作条件: T 在 473~513K 之间, P 在 4.1~4.7MPa 之 间,t 为 40min。高压可以部分由重力转化,减少了 物料进入高压反应器所需要的能量。 缺点:使用机械搅拌能耗过高、高压密封易出现问 题、设备维护较难。
催化湿式氧化

催化湿式氧化(Catalytic Wet Air Oxidation,简称CWAO)法是在湿式氧化(简称WAO)法基础上于八十年代中期国际上发展起来的一种治理高浓度有机废水的先进环保技术。
是在一定的温度、压力和催化剂的作用下,经空气氧化,使污水中的有机物及氨分别氧化分解成CO2 、H2O及N2等无害物质,达到净化的目的。
催化湿式氧化法具有净化效率高,流程简单,占地面积小等特点,有广泛的工业应用前景。
催化湿式氧化(CWAO)适用于治理焦化、染料、农药、印染、石化、皮革等工业中含高化学需氧量(COD)或含生化法不能降解的化合物(如氨氮、多环芳烃、致癌物质BAP等)的各种工业有机废水。
催化湿式氧化技术随着国民经济的高速发展,带动了石油、化工、制药、造纸、食品等行业的快速发展,同时含有高浓度难生化降解有机污染物以及氨氮化合物的排放量以更迅猛的速度成倍增长,这一问题越来越引起社会各界和政府环保部门的重视。
高浓度有机废水具有污染物含量高、毒性大、排放点分散、水量少,处理工艺复杂、投资和运行成本高及管理难等特点,而高浓度工业有机废水又是引发水体严重污染、生态环境恶化、威胁人体健康的主要污染物。
由于常规的物理化学和生化处理方法难以或无法满足对此类废水净化处理的技术及经济要求,因此,开发难降解高浓度有机工业废水高效处理技术已成为国内外现阶段亟待解决的难题。
在湿式空气氧化法发展起来的催化湿式氧化法由于采用了氧化催化剂,可在较湿式空气氧化法更加缓和的操作条件下,达到更高的处理效率,从而可大大降低投资和运行的费用,被认为是一种有广泛工业应用前景的废水处理新技术。
因废水种类和处理要求不同,难以明确CWO的技术经济性,但如用单位时间削减公斤废水COD所需费用来衡量,则CWO技术与生物法技术的运行成本相当,对几万COD以上的高浓度有机废水,其操作成本低于生物法。
由于催化湿式氧化技术具有的显著特点,其在国外已有约十年的成功应用历史,包括民用和军用共有200多个公开报道的用户.此技术难点在催化剂,鑫森碳业成功开发出高活性、低成本、寿命长、稳定性强的超氧化活性炭催化剂,为此技术产业化做出了极大的贡献,提供工业废水有机物处理,除高浓度COD、脱色整体解方案,包括“催化剂选型、优化设计、催化剂再生,工程规划、成本预算”等。
第二章湿式空气氧化

湿式氧化反应过程Ⅱ
Li和Tufano等人则认为,有机物的湿式氧化反应通过下列自由基的 生成而进行。
O2 O ·+H2O
O·+O ·
(1)
HO ·+HO · (2)
RH+HO ·
R ·+H2O
(3)
R ·+O2
ROO ·
(4)Βιβλιοθήκη ROO ·+RHR ·+ROOH (5)
在这个氧化反应过程中,首先是形成HO ·自由基,然后与有机物 RH反应生成低级羧酸ROOH,ROOH进一步氧化形成CO2与H2O。
R为气体常数,8.314J/(mol·K)
五、湿式空气氧化的主要影响因素
影响湿式氧化速率的主要因素主要有以下几个: ❖温度 ❖压力 ❖反应时间 ❖废水性质 ❖废水的pH值 ❖有无催化剂
1. 温度的影响
温度是湿式氧化的主要影响因素。温度越高,反应速率越快,反应进行得越彻底。 同时温度升高还有助于液体粘度的减少,氧气传质速度的增加,但是过高的温度是不经 济的。因此一般的操作温度控制在150~280℃。 反应速率常数K与温度的关系服从Arrhenius公式:
在这两种反应过程中,氧化反应的速度受制于自由基的浓度。初始 自由基形成的速率及浓度决定了氧化反应“自动”进行的速度。因此,若 在反应初期加入H2O2或一些C-H键薄弱的化合物作为启动剂,则氧化反应 可加速进行。
四、湿式空气氧化反应动力学
∮半经验模型 (Jean-Noel Foussard等人提出)
压力的主要作用是:
保持氧的分压维持在一定的范围内,以确 保液相中较高的溶解氧浓度。
在高温高压下,水及作为氧化剂的氧的物理性质都发生了变化,在室温到 100℃范围内,氧的溶解度随温度升高而降低,但在高温状态下,氧的溶解度 随温度升高反而增大。同时氧在水中的传质系数也随温度升高而增大。因此, 氧的这一性质有助于高温下进行的氧化反应。
湿式氧化技术在煤化工污泥处理中的应用探析

湿式氧化技术在煤化工污泥处理中的应用探析摘要:煤化工是我国重要的工业领域,其在生产过程中会产生大量的污泥。
如何有效处理这些污泥,减少对环境的影响,是当前亟待解决的问题。
湿式氧化技术作为一种高效、环保的污水处理技术,在煤化工污泥处理中具有广泛的应用前景。
本文将就湿式氧化技术在煤化工污泥处理中的应用进行探析。
关键词:煤化工;湿式氧化技术;污泥处理;探析引言:随着煤化工行业的快速发展,污泥处理问题日益突出。
湿式氧化技术作为一种高效、环保的污泥处理方法,在煤化工污泥处理中具有显著优势。
一、湿式氧化技术的概述湿式氧化技术是一种在高温高压条件下,利用氧气或空气作为氧化剂,将有机物或无机物氧化分解为无害物质的处理方法。
该技术具有处理效率高、环保性好、适用范围广等优点。
在煤化工污泥处理中,湿式氧化技术能够将污泥中的有机物、重金属等有害物质氧化分解,达到净化水质、减少污染的目的。
二、煤化工污泥的相关含义随着煤化工产业的快速发展,产生的污泥数量不断增加,对环境造成了严重的影响。
因此,如何有效地处理煤化工污泥成为了当前亟待解决的问题。
1.煤化工污泥的危害煤化工污泥中含有大量的有机物、重金属和有害物质,如果处理不当,将会对环境和人体健康造成极大的危害。
具体来说,煤化工污泥的危害包括以下几个方面:①污染水源:煤化工污泥中的有害物质会随着雨水渗入地下水,导致水源受到污染,严重影响饮用水质量。
②破坏土壤:煤化工污泥中的重金属和有害物质会随着雨水渗入土壤,破坏土壤结构,影响农作物的生长和产量。
③影响空气质量:煤化工污泥中的有机物和有害物质在堆放过程中会产生恶臭气体,严重影响空气质量。
1.煤化工污泥处理存在的问题①处理技术落后:目前,煤化工污泥的处理技术相对落后,大部分企业采用传统的堆放和填埋方式,不仅占用大量土地资源,而且容易造成二次污染。
②处理成本高:煤化工污泥的处理成本较高,包括运输、处理、处置等方面的费用。
一些企业由于资金不足,难以承担高昂的处理费用。
我国水处理高级氧化技术发展战略的探讨

1水处理高级氧化技术 的原理及 特点
高级氧化技术是 2 世纪 8 年代开始形成的处 0 0
的条件下 ,利用空气 中的氧或其它氧化剂将废水中 的有机物氧化成二氧化碳和水。其去除有机物所发
理有毒污染物 的技术 ,它的特点是通过反应产生羟 生的氧化反应主要是 自由基反应 。 与常规方法比 , 该 基 自由基 ( O , 自由基具有极强的氧化性 , ・ H) 该 通 法几乎可 以无选择地 高效 氧化各类高浓度有机物 。 过 自由基反应能够将难于生物降解的有机污染物有 而 且 处 理 时 间 短 ( 0-0 n) 处 理 效 率 高 ( 达 3 , mi , - 6 可 效地分解 , 甚至彻底转化为无 害无机物 , 如二氧化碳 9%以上 ) 消耗能耗小 , 0 , 是一种有前景的废水处理 和水等。 在水处理方法 中, 一般把能够产生羟基 自由 基的工艺都归入高级氧化技术的范畴。
超临界水氧化技术是 2 世纪 8 年代 中期 由美 无选择性的对有机物进行氧化处理。催化剂促进了 0 0 在 由金 属基体 和 金属氧 国学 者 Moe dl提 出 的 一种 能 彻 底 破 坏 有机 物结 构 自由基 反应 。 电催化 处理 中 , 的 新 型氧 化 技 术 。其 原 理 是 利 用 水 在 超 临 界状 态 化 膜 组成 的半导 体催 化 电极 的特 性 ,直接 决 定着 电 因此 , 电催化 的关键 ( 度大于 343C, 力大 于 2 .5 a 下 的 良好 流效 率和 反应 最终 生成 物 成分 , 温 7.q 压 20MP ) 特性将废水 中所含有机物 利用氧化剂迅速 分解 为 在于研制针对性的高效催化 电极 。 .. 电气 浮 水 水, 二氧化碳及无 害分子化合物 , 从而使废水得以净 232使 用铝 或 铁 可 溶 性 电极 的 电凝 聚 / 化 。当把 反应 器 中处于 气液 平衡 状 态 的水升 温升 压 处 理 该法的原理主要是利用 电解作用使铝或铁 电极 至 超过 临界 点后 , 气液介 面 消 失而成 为 均一 相体 系 。 I )或 eO )等胶体 物质 , O 从而 这种 超 临 界 水 具 有 强 大 的溶 解 能 力 和 良好 的 流 动 溶解并 生成 A ( H 。 F ( H 。 性, 同时 因具有低 粘 度而 具备 良好 的扩 散性 能 , 因此 促使 废水 中胶 态杂 质絮 凝沉 淀 或随 电解 生成 的气泡 除此之外 , 该法 电极上仍有较强的 它是氧气和有机物的极好溶剂。于是有机物在 富氧 上浮并与水分离。 可对 有机 物进 行氧 化或 还原 。同时 , 的 均相 中在极短 的 时 间 内获 得彻 底氧 化 。与湿式 空 氧 化还 原反应 , 气氧化相比 ,超临界水氧化技术 的自由基氧化反应 阴极还有使金属粒 子沉淀的作 用, 特别是铁 电极 , 在 凝聚作用之外 , 在适 当的 p H下 , 不仅具有直接或间 更剧烈 , 因而 能在 更 短 的 时 间 内 以 9%以上 的 去 除 9 率彻底破坏有机物 , 最终生成二氧化碳 、 、 水 氮气等 接氧化除去有机物和氰等有毒无机物 ,还具有反应 而不产生有毒性的中间产物 , 因而适用范围更广 。 然 生成铁氧体从而除去废水 中重金属离子的优点。电 而, 与湿式 空气 氧化 法一 样 , 超临 界水 氧化 法 存在 最 凝聚法是我国现在在工业废水处理 中用得最 多的一 大的难题在于设备的耐高温高压 , 特别是耐腐蚀的 种方法 , 在造纸 、 印染 、 化工 、 矿冶等领域都开始广泛 问题以及氧化反应 中沉淀 的盐对管 路的堵塞 问题 。 应用。 但该法有一个难 以克服的缺点 , 即是铝或铁电 另外 ,寻求在超临界水 中既稳定而又具高活性的催 极 的钝 化 。 电极 的钝 化 是指 在 电化 学过 程 中 电极 逐 化剂是提高超I 界氧化效 率的技术关键 。 l 缶 渐被 副反应 所 生成 的一 层铝 或 铁 的致密 氧化 物所 覆 23 电化学 水处 理技 术 . 盖, 造成电极电阻增加 , 电耗增加最终使处理效 率大 电化学水处理技术是利用 电场力使污染物在 电 减的现象。而解决钝化问题的本质就是清除电极上 极上发生直接电化学反应或利用 电极表面产生的强 的氧化膜 ,实践证明清除氧化膜的最佳方法是周期 氧化活性物质使污染物发生氧化还原转变 。直接 电 性的进行阴阳极互换从而使氧化膜周期性溶解。因 化 学 反应 通过 阳极氧 化可 以使 有 机 污染物 和 部分 无 此 ,电凝聚处理废水效率提高的关键在于研发能清 机污染物转化为无害物 ,而阴极则可使水 中重金属 离子得 以还原析出。 电�
高级氧化工艺技术的发展前景

反渗透玻璃钢膜壳
• 高级氧化技术是指在水处理的过程中, 羟基自由基,可把耐火材料的大分子有机 物在水中成小分子低毒和无毒材料,甚至 变成二氧化碳和水。 目前先进的电氧化氧化过程的主要途 径有:化学氧化、芬顿氧化、电化学氧化、 光催化氧化、光电力、湿空气氧化、超临 界水氧化、超声波氧化,下面这些氧化技 术介绍,希望读者能理解他们。
•
电厂脱硫设备
• • (1) 光学水处理氧化 使用化学强氧化剂,能将难降解的物质转化为微毒或无 毒的物质,主要有ClO2,H2O2,NaClO2,KMnO4,Cl2, NaClO2等。经试验证明,这些氧化剂产生的氧化反应的主反 应都包括有自由基反应。 (2)Fenton氧化 定义:利用催化剂、光辐射或电化学作用,使H2O2产 生?OH处理有机物的技术。 适当的增大Fe2+和H2O2的浓度,能有利于提高污染物 的降解效率,但如果过量了,就会和?OH发生反应,因此, 必须确定好Fe2+和H2O2最佳比例。
• • •
高级氧化设备
高级氧化工艺
电化学氧化
• • • • • • (3)电化学氧化 可以分为直接氧化和间接氧化两大类。 a.直接氧化 是异相反应,并且受传质的影响比较大,ห้องสมุดไป่ตู้一般情况下,传质效率 不高,所以电极表面容易被有机物附着,降低电导性和反应性。 b.间接氧化 利用废水中存在的阴离子来降解有机物,常见的电对有Co3+/Co2、 Fe3+/Fe2+、Ag2+/Ag+等。
• • •
光化学氧化设备
•
氧化使用
• • • • • • (4)光化学氧化 能对诸多有机物进行有效降解,提高了量子效率。 (5)湿式空气氧化 在高温高压下,使废水中的高分子有机物直接氧化降解为无机物或 小分子有机物,利用催化剂,可以降低反应温度和压力。 (6)超临界水氧化 该氧化技术是湿式空气氧化技术的强化与改进,利用超临界水来氧 化分解有机物,如何通过催化剂来降低反应的温度和压力或缩短反应停 留时间是研究的热点。 (7)超声波氧化 超声波是一种绿色水处理技术,有机物的降解产生空化效应,但这 种技术在基础研究阶段。 因此,高级氧化技术具有高效、快速、完全,所以有很好的发展前 景。
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湿式空气氧化技术的发展张捷鑫1,熊如意(广东新大禹环境工程有限公司,广东广州 510660)[摘要]催化湿式氧化法是一种一种处理高浓度、有毒有害、生物难以降解废水的方法,近年来在国内外都取得了快速的发展,本文论述了湿式氧化法和催化湿式氧化法的概念和发展,以及应用前景。
[关键词]高级氧化技术;湿式;氧化;难降解Wet Air Oxidation TechnologyZhang Jiexin1, Xiong RuyiGuangdong Xindayu Environmental Engineering Co. Ltd., Guangzhou, 510660 Abstract:Catalytic wet oxidation is a kind of a deal with a high concentration of toxic, bio-degradation of wastewater difficult to approach, both at home and abroad in recent years have made rapid development, this article discusses the wet oxidation and catalytic wet oxidation and development of the concept of and application prospects.Keywords:advanced oxidation technology;wet;oxidation;refractory进入二十一世纪,随着石油、化工和制药等工业的飞速发展,进入水体的污染物数量和种类急剧增加,这些污染物大部分具有毒性大、污染物浓度高、水质水量不稳定及营养物较多等特点。
近几年,全世界都不同程度地加大了污水治理力度,对于一些成分较简单、生物降解性较好、浓度较低的废水用组合的传统处理方法可以解决,但对浓度高、难以生物降解的废水却很难得到彻底的处理,因此寻求新型高效、低成本的污水处理技术是十分必要的。
湿式空气氧化(WAO)是从20世纪50年代发展起来的一种适用于处理高浓度、有毒、有害、生物难降解废水的高级氧化技术[1]。
WAO是指在高温(150~350℃)和高压(0.5~20MPa)条件下,以空气或纯氧为氧化剂,将污染物在液态存在下氧化分解为无机物或小分子有机物的化学过程。
在WAO过程中,加入适宜的催化剂,可使反应在更温和、更短的时间内完成,这就有了催化湿式空气氧化(CWAO)。
CWAO 是一种特殊的WAO技术,可以在低温度和低压力状态下发挥普通WAO同样的功效,且反应速度更快,反应时间缩短,成本降低,因而受到广泛关注。
1WAO技术的研究和发展概况最早的WAO研究工作始于美国。
1958年F.J.Zimmermann[2]首次采用WAO处理造纸黑液废水,在反应温度为150~350℃,压力为5~20Mpa条件下,废水COD降解率达90%以上。
Zimpro公司在20世纪60年代建立了几个大型WAO工厂来处理城市废水油渣,在加热条件下加快油渣脱水,并使油渣彻底氧化。
20世纪70年代在欧洲约有90家工厂采用WAO处理石油、化工、制药工业废水、城市污泥、活性炭再生和垃圾渗滤液等。
20世纪90年代有25家Zimpro单元被出售用于乙烯厂废碱液的氧化。
[收稿日期][作者简介]张捷鑫(1979~),男,广东梅州,硕士研究生,工程师,从事污水处理工程在20世纪70年代,出现了催化湿式空气氧化(CWAO)技术。
CWAO因其特有的优点,自70年代以后CWAO很快在美国、日本、欧共体等国家得到广泛深入的研究[3]。
目前应用于CWAO中的催化剂主要包括过渡金属及其氧化物、复合氧化物和盐类,根据催化剂的状态可分为均相和非均相催化剂。
由于均相催化剂存在回收难等弱点,所以如今非均相催化剂是CWAO技术的研究热点[4]。
DoPont公司在1950年发表的第一项专利中,以Mn-Zn-Cr氧化物为主体催化剂,可以在120~200℃内有效净化工业废水及河流污染[5]。
近几十年已研究了几种类型的非均相催化剂,先是载体型或非载体型的金属氧化物及至后来载体型的贵金属催化剂[6]。
后者活性相一般不易失活且对多种污染物的催化活性更高,特别是乙酸和氨。
在日本,自20世纪80年代中期以来已发展了3种CWAO体系,沉积在TiO2或TiO-ZrO2载体上的非均相催化剂使CWAO技术可以氧化2种难处理的化合物乙酸和氨,处理后的水可以直接排放或再利用。
WAO作为新型的废水处理技术仍处于不断的改进和完善中,尤其在国外的一些大型水处理公司通过优化筛选更为高效的催化剂来提高水处理效率、降低处理成本。
最近在ETH Zurich的基础上研制了一项改进的WAO工艺,用于碳和氮难处理化合物的预处理[7]。
它以空气作为氧化剂,在120℃和0.3MPa下用Fe2+和少量的过氧化氢催化氧化。
此工艺于1996年在一个纺织工厂中运行,吞吐量为4m3/h,处理后COD为7~10g/L[8]。
法国对<200℃和<4.0MPa下以非均相贵金属催化剂来催化氧化乙酸和氨等化合物进行了研究。
这些研究项目由化学和废物处理公司资助,故由此产生了一系列有关载Ru催化剂的专利[9]。
伦敦Imperial 大学[10]也研究了不同条件下的非均相和均相WAO工艺,它采用一种综合工艺,包括1个CWAO反应器、1个密闭的催化剂循环系统和1个反渗透(RO)胶束。
其中以CWAO反应的压力作为RO分离的动力。
2WAO反应机理及优点WAO法去除有机物的反应比较复杂,主要包括传质过程和化学反应两个步骤。
目前的研究结果普遍认为WAO反应属于自由基反应,通常可分为链的引发、链的发展或传递、链的终止三个阶段[11]。
WAO法去除含氰化合物的反应主要分下面两步进行:水解:CN-+2H2O→HCOO-+NH3或CN-+H2O→OH-+HCN氧化:2CN-+2.5O2→CO32-+N2↑+CO2↑WAO工艺适宜于处理那种以焚烧法处理太稀而用生物法处理又太稠的污水。
它是在一定温度和压力下,通过氧气或空气对水溶液或悬浮液中的有机物和无机物进行氧化的方法。
湿式氧化的一般条件为180℃~315℃、2MPa~15MPa,反应时间为15~20min,化学需氧量(COD)去除率为75%~90%。
在上述条件下,可将不溶有机物转化为简单的可溶有机物,并最终转化为二氧化碳和水,但不生成NO x、SO2、HCl、呋喃和二氧芑类等有毒物质。
由于一些小分子含氧化合物(特别是乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、乙醛)难于氧化,所以单纯通过WAO法不能将废水完全矿化。
例如,在<300℃几乎难以去除乙酸。
因此,WAO 对于那些需要对液体和气体进行进一步处理的液态废物来说是一种很好的预处理工艺。
与传统的生物处理方法相比,WAO具有高效、节能和无二次污染等特点。
CWAO与WAO相比,具有反应条件温和、有机物去除率高、反应时间短、能量消耗低、设备腐蚀小等特点【12】。
3CWAO的发展催化湿式氧化能够对高浓度、有毒有害废水进行有效处理的一个决定性因素就是催化剂,CWAO所使用的催化剂应具有下列特征[13]:①氧化速度快,当反应受扩散控制时,使用催化剂使相接触更好,从而加速反应;②非选择性,能实现完全氧化;③在热的酸性溶液中,理化性质稳定;④在较高温度下活性高,使用寿命长,对废水中的毒物不敏感;⑤机械强度高,耐磨损。
根据催化剂的状态,可分为均相催化剂和多相催化剂。
一般来说,均相催化剂比多相催化剂活性高,反应速度快,反应设备简单,从80年代以来,国内也逐渐开始了催化湿式氧化的研究。
汪仁等人[14]研究了均相催化湿式氧化法处理造纸草浆黑液。
现在几套以均相催化系统(Cu、Fe、Cu-Mn-Fe和Fe/H2O2)为基础的催化湿式氧化处理装置均取得了较好的效果。
然而,在均相催化湿式氧化系统中,催化剂混溶于废水中,为避免催化剂流失所造成的经济损失以及对环境的二次污染,需进行后续处理以便从水中回收催化剂,这样流程较为复杂,提高了废水处理的成本。
为了克服上述不足,研究人员开始研究非均相催化剂,因为使用非均相催化剂时,催化剂以固态存在,催化剂与废水的分离比较简单,可使处理流程大大简化。
由于多相催化剂具有活性高、易分离、稳定性好等优点,因此从70年代后期,湿式氧化研究人员便将注意力转移至高效稳定的多相催化剂上,目前,研究最多的多相催化剂主要有贵金属系列、铜系列和稀土系列三大类。
4CWAO的发展前景(1)CWAO是一种有效的处理高浓度、有毒、有害、生物难降解废水的高级氧化技术。
(2)由于非均相催化剂具有活性高、稳定性好、易分离等优点,已成为CWAO研究开发和实际应用重要方向。
(3)催化剂正向多组分、高活性、廉价、稳定性好的方向发展,高效催化剂的研究对CWAO的广泛应用有重要的意义。
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