湿式氧化技术在污水处理中的应用现状及展望

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1、湿式氧化技术在污水处理中的应用现状及展望摘要：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。本文阐述了湿式氧化技术发展历程，该技术的原理、特点，以及在污水处理方面的工程应用情况，最后指出了湿式氧化技术在今后研究中的发展方向。关键词：湿式氧化；工业应用；污水处理1湿式氧化技术介绍1.1湿式氧化技术背景湿式空气氧化技术(WAO—wetairoxidation)是从本世纪50年代发展起來的一种高级氧化技术。该技术是在高温(150〜350°C)、高压(0.5〜20MPa)操作条件下，在液相屮用氧气或空气作为氧化剂(现在也有使用其它氧化剂的，如臭氧、过氧化氢等)，

2、氧化水屮呈溶解态或悬浮态的有机物、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。在室温至100°C范围内，氧的溶解度随温度升高而降低，但在高温、高压下，氧在水溶液屮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，同时氧在水屮的传质系数也随温度升高而增大。因此,氧在水溶液中性质的变化增强了反应系统的氧化特性。湿式氧化工艺最初由美国的F.J.Zimmermann于1958年研究提出，主要应用于活性炭再生、含氧废水、煤气化废水、农药生产废水、丙烯晴生产废水、焦化废水、印染废水、造纸黑液、城市污泥、电镀废水等难降解有机废水的处理

3、上。到冃前为止，国际上已成功地将湿式氧化技术(WAO)应用于城市污泥和丙烯睛、焦化、印染工业废水及含酚、有机磷、有机硫化合物的农药废水的处理。1.2湿式氧化反应机理WAO反应形式复杂，主要包括传质和化学反应两个过程。冃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H2O2,反应如下：RH+O2tR+HOO(RH为有机物)2RH+O2->2R+H2O2H2O2+M—2OH・(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+HO—R

4、+H2OR+O2TROOROO+RH—ROOH+R(3)链的终止：自由基之间经过互相碰撞生成稳定的分子，使链的发展过程被终止。R+R—>R-Rroo+r—>roorROO-+ROO-TROH+RCOR2+O2以上各阶段链发反应所产牛的自由基在反应过程中所起的作用，主要取决于废水中有机物的组成、所使用的氧化剂以及其他试验条件。Shibaeva等人在160°C、DO为640mg/L、苯酚为9400mg/L的含酚废水湿式氧化试验中，检测到34mg/LH2O2^成，证明了WA0可能是自由基反应。1.3湿式氧化技术工艺流程及特点in液=反应器厂1.3.1湿式氧化技术工艺流程常见工业化规模的湿式氧化

5、工艺流程如图所示。LjAAAAtZ热交涣器湿式氧化工艺流程【待处理的废水经高压泵增压在热交换器内被加热到反应所需的温度，然后进入反应器；同时空气或纯氧经空压机压入反应器内。在反应器内，废水中的可氧化的污染物被氧气氧化。反应产物排岀反应器后，先进入热交换器，被冷却的同吋加热了原水；然后，反应产物进入气液分离器，气相(主要为N2、CC>2和少量未反应的低分子有机物)和少量未反应的低分子有机物和液相分离后分别排出。湿式氧化的主要影响因素有反应温度、反应压力、反应时间。在没有催化剂的条件下,当温度达到232°C时，有机物的降解才能达到较好的效果(约80%)；而当温度达到260°C时,反应产物的

6、有机物浓度与进水的有机物浓度几乎无关。反应器内的总压力必须超过反应温度下水的饱和蒸汽压，当反应器内压力太低时，水的蒸发将消耗大量的能量。氧分压应该满足反应的需要。湿式氧化典型的运行条件是200-325°C,5〜17.5Mpa,35min〜3h的停留时间，常用lh进水，进水CODc范围10〜80Kg/n?,通常O2的流率不超过CODCr流率的110%。如果进水的CODc超过12〜15g/L时，整个过程有净能量产生。一般，湿式氧化的CODcr去除率不超过95%,湿式氧化处理的出水不能直排，大多数的湿式氧化系统和生化处理系统联合运行。湿式氧化的尾气含有有限的挥发性有机物(VOCs)和CO(0.

7、5%〜25%),另外，还有CO?、过量的。2和水蒸气。一般在湿式氧化Z后加一个简单的尾气后处理装置利用剩余的氧气将废气屮的VOCs和CO彻底氧化，确保尾气的无害化。1.3.2湿式氧化技术的特点(1)适用范围广WAO不仅可以有效处理各类高浓度废水，还可用于吸附剂的再生、电镀金属的回收、放射性废物的处理等。WAO对进水有机物浓度的适用范围也相当宽。但是从技术经济上考虑，COD范围在几千到几十万(mg/L)比较合适。(2)处理效率高、氧化