超临界水氧化处理技术处理焦化废水的实验研究

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1、————————————————————————————————√论文荟萃全国焦化行业废水治理及污泥处理处置最佳技术交流研讨会，厂——一超临界水氧化处理技术处理焦化废水的实验研究刘彦华1～，申英俊2，杨超1，李士琦1(1．北京科技大学冶金与生态工程学院，北京，100083；2．北京能泰环保产业集团，北京，100022)摘要：在间歇的超临界水氧化装置上，进行了温度、压力、氧化剂用量和废水在反应器内停留时问等工艺条件对超临界水氧化处理技术处理焦化废水影响的实验研究，结果表明采用超临界水氧化处理技术处理焦化废水出水达到国家一级排放标准，在本实验研究条件下得到的最佳反应

2、条件为温度580℃、压力25mPa、氧化剂用量为3倍、废水在反应器内停留时间25s，此时焦化废水中有机物的去除率大于99．9％、挥发酚的去除率为99．9％、NI№-N的去除率大于98．5％，出水水质清澈透明。关键词：超临界水氧化；焦化废水；挥发酚；N地一N中图分类号：X757文献标识码：A文章编号：·—1．￡一—j一1日{J舌焦化厂在生产过程中排放出大量有毒、有害物质的废水。焦化废水所含污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等，是一种典型的含有难降解的有机化合物的工业废水n1。近年来，我国焦炭行业发展异常迅速，到05年底共有15000多个焦化

3、厂，焦炭生产能力已接近3亿吨。但中小独立焦化企业数量占全部焦化企业数量的80％以上，产能约占35％。企业规模小、布局分散极不合理，环保问题突出，焦炭生产排放的废水、废气等有害污染物，严重威胁人民群众身体健康。目前，焦化废水主要采用以生物法为主导的多级处理技术，对废水化学耗氧量(COD)、氨氮(NH3一N)、色度等各项指标逐级分步处理，该过程工序复杂，占地面积较大、投资、运行费用也较高，一般焦化废水脱氮的投资为15—20万元／吨水、运行费为5-6元／吨水、占地为100一150m2／吨水，且对COD、色度等指标处理效果较差。2超临界水氧化法介绍超临界水氧化法(Sup

4、ercriticalWaterOxidation，SCWO)是超临界流体(SupercriticalFluid，SCF)技术中一项较新的氧化工艺，是在水的温度超过水的临界温度(374．3"C)、压力超过水的临界压力(22．1MPa)条件下，以氧气85—————————————————————————————————一／论文荟萃全国焦化行业废水治理及污泥处理处置最佳技术交流研讨会／．一(或空气中的氧)或者过氧化氢作为氧化剂，以超临界水作为反应介质，使水中的有机物与氧化剂实现在超临界水中的均相氧化。处于超临界状态下的水兼具液态和气态水的性质，其可连续变化的密度、低静

5、电介质常数、低粘滞度等特性使超临界水成为一种具有高扩散能力、高溶解性的理想反应介质，可以利用温度与压力的变化来控制反应环境、协调反应速率与化学平衡、调节催化剂的选择活性等，也可以通过不同物质溶解度对超临界流体的依赖性，实现反应与分离在同一反应器内完成。在超临界水氧化反应过程中，有机物、氧化剂和水在超临界状态下完全混合，成为均一相，在这种条件下，有机物开始自发发生氧化反应，在绝热条件下，所生产的反应温度进一步升高，在一定的反应时间内，可使99．9％以上的有机物被迅速氧化成简单的小分子化合物，最终碳氢化合物被氧化成C02和水，含氮元素的有机物被氧化成N2和N20等无

6、害物质，氯、硫等元素也被氧化，以无机盐的形式从超临界流体中沉积下来，超临界流体中的水经过冷却后成为清洁水瞳4

7、。采用此项技术可以使焦化废水中各污染物在适当的条件下均能有效降解，处理后的水达到国家一级排放标准。本文通过采用超临界水氧化技术对焦化废水进行研究，取得了较好的结果，为中试、扩试等进一步研究提供了基础数据。2超临界水氧化实验2．1实验目的本研究以某焦化厂的焦化废水为研究对象，设计实验装置，采用SWCO法对焦化废水进行处理，以探究：(1)SWCO法对焦化废水的处理效果；(2)操作对处理效果的影响。2．2实验原理将焦化废水加热到一定温度及达到一定的压力，利用超

8、临界水特性使废水中的无机盐先行脱除，脱盐后的水与氧化剂(双氧水)混合进行氧化反应，得到洁净水和小分子气体(CO：、N：)的混合流体，与原水进行间接换热，冷却、减压后进入气液分离器，分离后的洁净水送入储水槽循环使用，气体排空。2．3实验装置及工艺流程861．Cokingwastewater2．Hydrogenperoxide3．Highpressurepump4．Heatexchanger(Heatingdevice)5．Reactor6．Cooler7．Gas—liquidseparator8．Pressureregulator9．Adjustmenttank1

9、0．Acidandalk