催化湿式氧化法

湿式催化氧化技术原理与应用摘要：湿式催化氧化法是国际上处理毒害高浓度有机废水的最佳选择之一，文章就湿式催化氧化的原理、工艺和应用等进行了介绍。

关键词：湿式催化氧化；高浓度有机废水；废水治理Wet Catalytic Air Oxidation Technology:Theory,Process and ApplicationXia GenAbstract: Wet catalytic air oxidation (WCAO) technology is one of the best choice to treat high-concentration organic wastewater.In this paper,a brief introduction about theory,process and application of CWAO was given by author.Key words:Wet catalytic air oxidation;high-concentration organic wastewater;wastewater treatment1.概论有机化学工业废水有浓度大毒性高生物难易降解等特点，使传统的生化处理工艺受到严峻的挑战，因此人们开始研究处理方法，以提高废水的可生化性。

湿式(空气)氧化技术(Wet Air Oxidation简称WAO)是20世纪50年代发展起来的一种处理高浓度、有毒、有害、生物难降解废水的有效手段，它通常需要在高温(150～350℃)和高压(0.5～20MPa)条件下，以空气或者纯氧为氧化剂，将污染物氧化降解。

废水经该法处理后，可生化性大大提高，甚至可将有机物直接矿化成二氧化碳和水等无机物，该法对高浓度废水的处理可以回收能量，比较经济；湿式氧化法作为一种破坏污染物的方法，也有其致命的弊端，使得其在实际应用中受到限制1)通常在高温高压的条件下，对设备材质要求高，且无法实现资源化，是一种消极的治污方法，这样投资运行的费用很高；2)对多気联苯、小分子装酸以及含氮化合物的去除效果不好。

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。

催化湿式氧化应用案例
催化湿式氧化法在许多领域都有应用，例如医药、农药、造纸、印染等工业废水处理。

下面是一个在农药废水处理中应用催化湿式氧化的案例：
农药废水的处理是一个重要的应用领域。

在农药生产过程中，会排放大量浓废水，这些废水中含有大量的有机污染物和重金属离子，对环境和人体健康造成了严重危害。

因此，如何有效地处理农药废水成为了亟待解决的问题。

催化湿式氧化法在农药废水处理中发挥了重要作用。

通过使用高效稳定的催化剂和强氧化剂（如H2O2和O3），可以将废水中的有机污染物氧化分解成无害的物质，同时将重金属离子转化为沉淀物，从而达到净化废水的目的。

具体来说，催化湿式氧化法的处理过程包括以下几个步骤：
1. 废水进入调节池，进行水质和水量调节；
2. 废水经过泵提升至反应器，在反应器中加入适量的催化剂和氧化剂；
3. 在反应器中，废水中的有机污染物和重金属离子与氧化剂发生氧化还原反应，生成无害的物质或沉淀物；
4. 经过处理的废水进入后处理系统，进行进一步的处理和净化；
5. 处理后的废水达到排放标准后进行排放或回用。

催化湿式氧化法在农药废水处理中具有许多优点，例如处理效率高、净化效果好、可回收有价值的物质等。

同时，该方法还可以有效地去除废水中的难降解有机物和重金属离子，实现零排放或近零排放，为环境保护和可持续发展做出了重要贡献。

湿式催化氧化法(CWAO)处理原理与工艺流程/ 点击数：134 发布时间：2011年6月13日来源：湿式催化氧化法(CWAO)是20世纪80年代国际上发展起来的一种治理高浓度有机废水的新技术。

是在一定温度、压力下，在催化剂作用下，经空气氧化使废水中的有机物、氨分别氧化分解成CO2、H2O及N2等无害物质，达到净化目的。

其特点是净化效率高，流程简单，占地面积少。

可使焦化废水中CODc,和NH3 -N 的去除率分别达99．5％和99．8％。

经日本大阪瓦斯公司估算，治理费用与生化法接近，但治理后出水水质，远优于生化法，可达到回用水质。

湿式催化氧化法处理原理与工艺流程湿式催化氧化法(CWAO法)在各种有毒有害和难降解的高浓度有机废水处理中非常有效，具有很高实用价值。

加入适宜的催化剂以降低反应所需温度和压力，提高氧化分解能力，缩短时间，防止设备腐蚀和降低成本。

应用催化剂加快反应速度，主要原因，其一降低了反应的活化能；其二改变反应历程。

废水在高温高压下，在保持液相状态时通人空气，在催化剂的作用下，对焦化废水污染物进行彻底的氧化分解，使之转化为无害物质，从而使废水得到深度净化。

如废水中含氮化合物的氨氮、氰化物、硫氰化物、有机氧化物等经分解后，最终生成N2、CO2、SO42-等。

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NH3+3／4O2=3／2H2O+1／2N2NH4SCN+7／2O2=N2+ H2O+H2SO4+CO2废水中的酚类、烃类以及一般构成COD的组成，经催化湿式氧化后也生成CO2和H2O等。

C6H5OH+7O2=6CO2+3H20其处理工艺流程如图1所示。

图1 CWAO法工艺流程1-贮存罐；2-分离器；3-健化反应器；4-再沸器；5-分离器；6- 循环泵；7- 透平机；8-空压机；9-热交换器；1O-高压泵其工艺过程为：废水通过贮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，使温度上升到接近于反应温度后进入反应器。

科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFO RM TI ON2008N O .15SCI ENC E &TECH NOLOG Y I N FOR M A TI ON化学工程1催化湿式氧化法催化湿式氧化法(c at al yt i c wet a i r oxi dat i on,简称CW AO)是日本煤气大阪公司于80年代中期开发的一种处理高浓度工业废水的方法。

它指在高温、高压下,在液相中用氧气或空气作为氧化剂,在催化剂作用下,氧化水中溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物,使他们分别氧化分解成CO 2、H 2O 及N 2等无害物质的一种处理方法。

CW AO 主要具有以下优点[1]：①出口温度高、停留时间短、氧化反应速度快；②装置从静止到正常运行所需时间很短；③工艺过程不受污染组分改变的影响；④占地面积小,可以产业化；⑤由于反应生成二氧化碳,无二次污染问题；⑥当COD 大于2g/L 时可回收热量；⑦处理效率高、适应范围广；⑧经CW AO 处理后生物降解性能提高。

CW AO 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,C W AO 所使用的催化剂具有下列特征[2]：①氧化速度快；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。

2催化湿式氧化法在环保方面的应用2.1含硫的工业废水Ch e n 等人[3]用CW AO 处理含硫废水,催化剂为天然煤矿石,硫含量为100～400m g/L,pH 值9～10,催化剂用量为100～150m g/L,反应4h 硫去除率为94.98%。

杨民等人[4]对含硫废水进行了研究,发现W H 型合金催化剂在265℃、7.0M Pa 、空速=1.0h-1、气/H2O(体积)=200条件下,废水COD 去除率可达到77.1%,经过催化湿式氧化处理后,废水BOD5/CODCr 值显著提高,其值由0.016提高至0.64。

催化湿式氧化法处理碱渣废水的工艺流程通过催化湿式氧化法对碱渣废水性质和湿式氧化技术特点的分析，对采用湿式氧化法处理含硫碱渣废水的可行性进行了初步论证，并在此基础上提出串联式二级湿式氧化工艺流程，预计可使废水中的硫化物100%地降解并且可回收废水中的环烷酸和酚。

在石油炼制和加工过程中，产生含有高浓度硫化物和难降解有机物的碱渣废水，其CODcr、硫化物和酚的排放量高达炼油厂污染物排放总量的40%～50%，直接影响到污水处理设施的正常运转和污水的达标排放。

这部分碱渣废水具有强碱性，且含有具有回收价值的有机物，在排入污水处理厂前一般要用酸进行回收中和处理，这样废水中的硫化物就转化成硫化氢，容易逸出造成人员中毒事件。

1 湿式氧化法处理碱渣废水的现状碱渣废水主要含Na2S、硫醇、硫醚、硫酚、噻酚、酚、环烷酸等，属高浓度难降解的有机含酚废水，主要来自液态烃碱精制过程、汽油碱洗过程、柴油碱洗过程、乙烯化工厂乙烯裂解气碱洗过程等。

污染物的种类和浓度因原油种类和加工过程的不同有很大差异，典型数据示例见表1。

湿式氧化工艺在处理高浓度难降解有机废水方面有其独特的优势。

在处理类似的高浓度有机含酚废水方面，采用自行研制的固体催化剂，在200～300℃、1.5～9.0MPa条件下，接触反应0.12～3.0h，不经稀释一次处理即可将废水中高含量的CODcr(ρ(CODcr)=10000～30000mg/L)、氨氮等污染物催化氧化成CO2、N2和H2O等，每天处理能力达60m3。

用湿式氧化法降解高浓度苯酚配水，在1L高压釜中，反应温度为150～250℃、氧分压为0.7～5.0MPa 的条件下，经过30min的氧化，对CODcr的去除率为52.9%～90%，苯酚分解86%～99%，并且有机物去除量与原水浓度成正比。

在湿式氧化处理碱渣废水的研究上，研制开发出湿式空气氧化法工业化应用装置，应用于石化废碱液、烯烃生产废洗涤液等有毒有害工业废液的处理，处理效率高，反应时间短，但其对反应器要求十分苛刻，限制了其推广应用。

科技成果——催化湿式氧化（CWAO）高浓有机废水处理技术所属行业工业废水治理技术开发单位中国科学院大连化学物理研究所适用范围化工、冶金等行业高浓有机废水处理行业现状辽宁省石油化工、精细化工企业多，污水排放量大，处理技术不过关，出水水质不合格。

化工废水成分复杂，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，增加了废水的处理难度；废水中含有大量有机污染物，COD Cr高、含盐量高，主要是由于原料反应不完全和原料或生产中使用大量溶剂造成的。

化工行业高浓有机废水平均COD Cr排放量为20kg/t。

精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等；生物难降解物质多，B/C比低，可生化性差。

成果简介1、技术原理CWAO反应机理为：在高温（200-280℃）和高压（2-7.5MPa）条件下，空气中的氧气在催化剂表面生成强氧化性的·OH自由基，·OH 将有机污染物及含N、S等的毒物直接氧化为CO2、H2O及N2、SO2-等4无害物排放；在此过程中没有NOx、SO2和HCl等有害气体产生，通常不需要尾气净化系统。

因而在现有的有机废水处理工艺中，CWAO 对大气造成的污染最低。

该技术具有应用范围广、净化效率高、占地面积小、能耗低、二次污染少等优点，具有广阔的应用前景。

2、关键技术及减污技术细节该CWAO废水处理装置主要由储送单元、换热单元、反应单元、尾气吸收单元组成。

（1）储送单元储送单元主要功能为废水与空气的储存及输送、反应后液体和气体的分离及输送。

储送单元将来自工业化装置的高浓度废水收集储存并调整。

废水由工业化装置预处理，经检测达到入口条件后，通过废水来源管线进入废液储罐中储存，储罐出水经过滤后经废水计量泵增压至反应压力。

空气经空压机增压后与废水通过管道混合器混合后送入换热单元。

储送单元同时将反应后的气液混合物进行气液分离后，气体送往尾气吸收单元，液体经地沟去集水井。