湿式氧化新技术
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关于湿式催化氧化法的介绍湿式催化氧化法是在湿式空气氧化法基础上发展起来的。
湿式空气氧化法是美国的Zimmer-man在1994年开发的,又称WAO法。
在WAO法中加入催化剂的处理方法则称之为湿式催化氧化法,简称WACO法。
催化氧化设备湿式催化氧化法是一种处理高浓度难降解有机废水颇有潜力的方法。
它是指在高温(200~280℃)、高压(2~8 MPa)下,以富氧气体或氧气为氧化剂,利用催化剂的催化作用,加快废水中有机物与氧化剂间的呼吸反应,使废水中的有机物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、H2O,达到净化之目的。
对高化学含氧量或含生化法不能降解的化合物的各种工业有机废水,COD 及NH3-N去除率达到99% 以上,不再需要进行后处理,只经一次处理即可达排放标准。
催化氧化设备湿式氧化法一般在高温(150°C~350°C)高压(5~20MPa)操作条件下,在液相中,用氧气或空气作为氧化剂,氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物的一种处理方法,最终产物是二氧化碳和水。
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。
催化氧化设备在室温到100°C范围内,氧的溶解度随温度的升高而降低,但在高温状态下,氧的这一性质发生了改变。
当温度大于150°C,氧的溶解度随温度的升高反而增大,且其溶解度大于室温状态下的溶解度。
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。
催化氧化设备氧化反应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。
若在反应初期加入双氧水或一些C—H键比较薄弱的化合物(如偶氮化合物)作为启动剂,则氧化反应速度可加速进行。
为提高自由基引发和繁殖的速度,另外一种有效的方法是假如过渡金属化合物,可变化合价的金属离子M可以从饱和化合价中得到或失去电子,导致自由基的生成并加速链发反应。
催化湿式氧化法催化湿式氧化法是一种先进的废水处理技术,它能够在高温和高压下将有机污染物转化为无害的物质,如二氧化碳和水。
该技术具有处理效率高、适用范围广、二次污染少等优点,因此在工业废水处理领域得到了广泛应用。
一、催化湿式氧化法的原理催化湿式氧化法的基本原理是在一定温度和压力下,利用催化剂加速有机物与氧气反应,将其氧化分解为二氧化碳和水等无害物质。
该技术可以在常温常压下进行,也可以在高温高压下进行,具体操作条件取决于所处理的污染物种类和浓度。
在催化湿式氧化法中,催化剂起着至关重要的作用。
催化剂可以降低反应的活化能,提高反应速率,使有机物在较低的温度和压力下被氧化分解。
同时,催化剂还可以选择性地促进某些特定有机物的氧化,从而提高处理效率。
二、催化湿式氧化法的应用催化湿式氧化法可以处理各种类型的有机废水,如印染废水、农药废水、石油化工废水等。
该技术尤其适用于高浓度有机废水的处理,可以将有机物转化为无害的物质,从而达到国家排放标准。
在实际应用中,催化湿式氧化法通常与其他废水处理技术结合使用,以提高处理效果。
例如,可以先利用物理或化学方法将废水中的大分子有机物转化为小分子有机物,再利用催化湿式氧化法将其氧化分解。
这样可以降低反应条件,提高处理效率。
三、催化湿式氧化法的优缺点1. 优点:(1) 处理效率高:催化湿式氧化法能够彻底去除多种有机污染物,并将其转化为无害的物质。
(2) 适用范围广:该技术适用于各种类型的有机废水处理,特别是高浓度有机废水的处理。
(3) 二次污染少:催化湿式氧化法反应彻底,副产物少,对环境影响小。
(4) 可回收能量:在适当的操作条件下,该技术可以将有机物转化为燃料或可回收的物质。
2. 缺点:(1) 成本较高:催化湿式氧化法需要高温高压的条件,因此需要高昂的设备和运行成本。
(2) 对某些特定有机物的处理效果有限:对于某些难以氧化的有机物或特定结构的有机物,催化湿式氧化法的处理效果可能会受到限制。
湿式氧化法的介绍和优缺点分析一、湿式氧化法来源湿式氧化技术是从20世纪50年代发展起来的一种处理有毒有害、高浓度有机废水的有效水处理方法,国内从80年代才开始进行WAO的研究。
它是在高温高压的条件下,以空气中的O2为氧化剂,在液相中将有机污染物氧化为CO2和H2O等无机小分子或有机小分子的化学过程。
湿式氧化技术的特点是应用范围广,几乎可以无选择地有效氧化各类高浓度有机废水,处理效果好,在合适的温度和压力条件下,COD处理率可达90%以上;同时,它对有机污染物的氧化速率快,一般只需30~60min。
除此之外,湿式氧化技术二次污染少的特点。
湿式氧化技术适用于处理高浓度小流量的工业废水,对低浓度大流量的生活污水则不经济。
近年来人们对传统的湿式氧化技术又不断加以改进,例如使用高效、稳定的催化剂的湿式催化氧化技术、加入强氧化剂(如H2O2和O3等)的湿式氧化技术和利用超临界水的良好特性来加速反应进程的超临界水湿式氧化技术,它们极大地改善了湿式氧化的工作条件和降解效率,使湿式氧化技术更具实用性和经济性湿式氧化技术和湿式催化氧化工艺在处理活性污泥、酿酒蒸发废水、造纸黑色废水、合氰及腈废水、活性歲再生利用、煤氧化脱硫工艺、农药等工业废水等方面都有重要的用途。
用湿式氧化技术处理含有机磷和有机硫农药的废水,在180~230℃、7~15MPa下,使有机硫转化为H2SO4、有机磷转化为H3PO4;当反应温度为204~316°时,包括碳氢化合物和氧化物在内的多种化合物的分解率均接近99%。
对于难氧化的氯化物,如多氯联苯、滴滴涕和五氯苯酚等,使用混合催化剂进行湿式氧化技术处理,其去除率可达85%以上。
用于处理造纸黑液,其工竹条件是控制反应温度为150~350°,压力为5~20Mpa,处理后废水COD去除率可达90%以上。
不过凡事都有其两面性,支撑湿式氧化技术较明显处理效果的代价就是其应用的严格条件,它需要在高温高压的粲件下进行,故要求反应器材耐高温高压、耐腐蚀,因此设备费用大,投资大。
第4篇湿式氧化技术在污水处理上的研究第一篇:第4篇湿式氧化技术在污水处理上的研究湿式氧化在污水处理上的研究摘要:湿式空气氧化法(WAO)是一种有效的处理有毒、有害、高浓度有机污水的水处理技术。
本文综述了湿式氧化技术反应机理,以及该技术在污水处理方面的工艺研究和应用,总结了其在处理废水上的特点,指出湿式催化氧化技术是较有发展前景的技术。
关键词:湿式氧化反应机理应用1、前言湿式氧化(WAO)是从20世纪50年代发展起来的一种重要的处理有毒、有害、高浓度的有机废水的有效的水处理方法。
它是在高温(125—320℃)和高压(0.5—20MPa)条件下,以空气中的氧气为氧化剂(现在也有使用其他氧化剂的,如臭氧、过氧化氢等),在液相中将有机污染物氧化为CO2和水等无机物或小分子有机物的化学过程。
湿式氧化技术处理效率高,在合适的温度和压力条件下,WAO的COD 处理效率可达到90%以上。
氧化速率快,大部分的WAO处理废水时,所需的反应停留时间在30一60 min内。
二次污染较少,能耗少。
20世纪60年代之前,WAO的研究内容主要是探索该方法的适用性和最佳工艺条件,且WAO在处理造纸黑液及城市污泥方面得到了商业化的发展。
2、反应机理WAO反应形式复杂,主要包括传质和化学反应两个过程。
目前的研究结果普遍认为WAO反应属于自由基反应,反应分为链的引发、链的发展或传递、链的终止三个阶段。
(1)链的引发。
由反应物分子生成自由基,在这个过程中,氧通过热反应产生H2 02,反应如下:RH+02 → R·+HOO·(RH为有机物)2RH+02→ 2R·+H202H202+M → 20H·(M为催化剂)(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增加。
RH十HO·→ R·十H20R·十02 → ROO·R00·+RH→ ROOH+R·(3)链的终止。
湿式氧化新技术
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摘要:随着现代化工业的迅速发展,各种废水的排放量逐年增加,且大都具有有机物浓度高,生物降解性差甚至有生物毒性的特点,国内外对此类高浓度难降解有机物废水的综合治理都予以高度重视并制定了更为严格的标准。
目前,部分成分简单,生物降解性略好,浓度较低的废水都可通过组合传统的工艺得到处理,而浓度高,难以生物降解的废水却很难得到彻底处理,且在经济上也存在很大困难,因此发展新型实用的环保技术是非常必要的。
湿式氧化法即为针对这一问题而开发的一项有效的新型水处理技术。
关键词:湿式氧化污水处理工业应用
湿式氧化法是使液体中悬浮或溶解状有机物在油液香水存在的情况下进行高温高压氧化处理的方法。
氧化反应在压入高压空气,反应温度300℃条件下进行。
可用于高浓度(4-6%左右)有机物的粪便、下水污泥以及工厂排液等的处理和药剂回收。
用于处理粪便及下水污泥时,反应后进行固液分离,再用活性污泥法等对分离液进行处理。
目前,我国工业化中产生的酿造蒸馏废液、制浆黑液、氰化物、亚硝酸盐废液、多元酚、过滤酚类化合物、纺织印染废水、废活性炭、农药废水以及城市污水处理中产生的污泥等等的处置已经成为一个难题,而湿式空气氧化技术对于这种高浓度的有机废水,不可降解废水,有毒有害的有机废水都有较好的降解产能作用,恰好用于处理这类废水。
本文就我国近几年在湿式氧化法研究及废水处理方面的实践应用做一综述, 以期对国内的工程设计和应用有所指导。
1.湿式氧化的典型工艺流程和特点
1.1.湿式氧化的典型工艺流程
废水通过储存罐由高压泵打入热交换器,与反应后的高温氧化液体换热,是温度上升到接近于反应温度再进入反应器。
反应所需要的氧由压缩机打入反应器。
在反应器内,废水中的有机物与氧发生放热反应,在较高温度下将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水,或低级有机酸等中间产物。
反应后气液混合物经分离器分离,液相经热交换器预热进料,回收热能。
高温高压的尾气首先通过再沸器产生
蒸汽或经热交换器预热锅进水,其冷凝水由第二分离器分离后通过循环泵再打入反应器,分离后的高压尾气送入透平机产生机械能或电能。
因此,这一典型的工业化湿式氧化系统不仅处理了废水,而且对能量进行逐级利用,减少了有效能量的损失,维持并补充湿式氧化系统的能量。
1.2湿式氧化的特点
湿式氧化工艺的显著特点是处理的有机物范围广、效果好,反应时间短、反应器容积小,几乎没有二次污染,可回收有用物质和能量。
湿式氧化发展的主要制约因素是设备要求高、一次性投资大。
2.湿式氧化的应用
2.1污水厂活性污泥处理
目前城市污水处理厂的污泥处置已经成为一个难题,杨琦,、文湘华在湿式氧化处理城市污水厂污泥的研究(1999)一文中指出经湿式氧化反应后, 可以得到如下初步结论:污泥上清液中重金属锌、铅、镉、铁等含量不变,而铬、铜、锰等重金属含量有所增加, 剩余污泥中重金属含量也有所增加;随着反应时间的增加, 上清液中有机氮的含量减少, 氨氮的含量增加;随着反应时间的增加, 剩余污泥中有机物含量减少, 发热量降低, 挥发分也大大减少, SS 去除率提高, pH 在8. 6 左右且呈波动变化;上清液生化性能和污泥沉降性能提高, 污泥变得较稳定; 由TGA和DSC分析可知,100以下污泥失重是由水分蒸发造成的, 100~ 200之间污泥的失重是由有机物挥发造成的, 200~ 400之间的吸热或放热是由于含碳高分子化合物分解引起的。
2.2高浓度酚水的处理
如所周知, 含酚废水因其来源广, 危害大, 历来是工业废水处理中的重要课题。
唐受印, 刘先德在高浓度酚水的湿式氧化研究(1995)一文中指出,湿式氧化法对苯酚浓度的适应性强。
在原水CODcr7804一87002 mg/L , 反应温度150一250o C,氧分压0.7一5.0MPa下, 经30 min氧化,CODcr,降低52.9%一90%,苯酚分解率86 %一99 %, 有机物去除量与原水浓度成正比。
提高反应温度和氧分压,适当降低进水浓度,有利于提高CODcr去除率。
反应速率与CODcr和P o2。
分别成0.873和0.244次方关系, 反应活化能为29.43kJ/mol。
苯酚湿式氧化表现串联反应的特征, 中间产物有机酸浓度随时间变化出现一最大值。
苯酚及其分解产物的
COD测定可以采用快速重铬酸钾法, 回流时间缩短为30min。
2.3农药废水的处理
我国作为农业大国,农药污染严重,农药废水主要含有机磷农药。
农药废水具有的特点是:1.水量少。
2.浓度高。
3.水质变化大。
4.成分复杂,毒性大。
国内常用的处理方法大都是预处理后再处理。
常用的预处理方法有碱解法、酸碱法、沉淀萃取法和溶剂萃取法等,这些技术理论上可以将农药中的有毒成分分解为无毒产物或分离出来,但是实际应用中,目前的处理技术并不能完全分解或分离废水中的有毒成分,进入生化处理前还需要高倍稀释降低毒性,因而预处理的意义不大,并且还使生化法的负荷加重,药剂投加量及运行费用也均上升。
而采用湿式氧化,则可达到较好的效果。
我国在这方面的研究还是有些成果,例如乐果是我国有机磷农药中的重要产、品, 在其生产过程中排出大量废水, 废水中的二硫代磷酸酯类化合物对微生物有抑制作用, 所以乐果生产废水须经过预处理才能进生化处理装置。
国内研究过的废水预处理方法有: 加石灰或氢氧化钠碱解、加压酸解、铜盐络合、活性炭吸附等。
但因工程上或处理费用上的问题, 这些预处理工艺没有得到工业化应用。
侯纪蓉湿式氧化法处理乐果废水(1999)一文中指出采用湿式氧化法对乐果生产废水进行预处理, 氧化温度为230 ~ 240℃, 压力为6. 0 ~7. 0MPa, 废水停留时间为1h。
在此条件下, 有机磷去除率高于95% , 有机硫去除率高于82%。
废水经湿式氧化、回收磷酸盐后进行生化处理,维持废水中COD 与有机硫的比值大于25:1,COD的去除率可达90%。
2.4其他工业废水处理
钟理采用03湿式氧化降解处理含氨氮的废水,研究了不同pH、温度、初始氨浓度对反应过程的影响, 探讨了在高PH 时O3分解催化产生自由基·OH 机理和污染物的氧化降解过程。
通过试验, 获得了O3氧化氨氮过程的动力学方程。
炼油厂油品碱精制过程排出的废碱液的治理,可以采用湿式氧化脱臭一酸化回收酚(或环烷酸)一SBR联合工艺来进行处理。
含硫废水处理可采用低温低压湿式氧化法, 该法反应温度小于150℃ , 压力为0.8 一1.0MPa, 硫化物去除效率达99.98 % , 较低的反应温度和压力使装置投资省,操作管理简便。
3.结语:对于难以用生化法与焚烧法处理的高浓度有毒有害废水, 湿式氧化法具有独到的优点,而影响处理效果的因素主要是反应温度、氧分压、催化
剂类型等。
对于处理效果不理想的情况, 改进途径主要有以下三方面: 进一步提高温度的超临界湿式氧化法, 加人催化剂的催化湿式氧化法和改用强氧化剂(如H202)的湿式过氧物氧化法。
毕道毅叙述了FB一1 型湿式氧化催化剂的研制和用于处理工业废水的效果, 给出了有关小型试验结果。
孙派石等人在催化湿式氧化法小型试验装置上, 进行高浓度工业有机废水的催化湿式氧化法净化处理试验, 考察研究了反应时间, 反应器人口TOC浓度, 反应压力和反应温度等因素对废水中TOC净化性能的影响, 为下一步的实际应用提供基础条件。
参考文献
[1]李剑超林广发我国湿式氧化法的研究与应用广州环境科学 2001
[2]吴少燕李红林丽文张永利 WAO法处理中进水浓度对废水浊度去除的影响当代化
工 2011
[3]唐受印刘先德谭天恩高浓度酚水的湿式氧化研究环境科学研究 1995
[4]侯纪蓉湿式氧化法处理乐果废水化工环保 1999
[5]杨琦文湘华湿式氧化处理城市污水厂污泥的研究中国给水排水 1999。