湿式氧化新技术.doc

第11章 湿式氧化新技术 11.1 概述 　　随着现代化工业的迅猛发展，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等特点，国内外对此类高浓度降解有机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、难以生长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。　　湿式氧化法（Wet Air Oxidation，简称WAO）是在高温、高压下，利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，从而达到去除污染物的目的。与常规方法相比，具有适用范围广，处理效率高，极少有二次污染，氧化速率快，可回收能量及有用物科等特点，因而受到了世界各国科研人员的广泛重视，是一项很有发展前途的水处理方法。　　湿式氧化工艺最初由美国的F.J.Zimmermann于1958年研究提出，用于处理造纸黑液，其工作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。在20世纪70年代以前，湿式氧化工艺主要用于城市污泥的处理，造纸黑液中碱液回收，活性炭的再生等。进入70年代后，湿式氧化工艺得到迅速发展，应用范围从回收有用化学品和能量进一步扩展到有毒有害废弃物的处理，尤其是在处理含酚、磷、氰等有毒有害物质方面已有大量文献报道，研究内容也从初始的适用性和摸索最佳工艺条件深入到反应机理及动力学，而且装置数目和规模也有所增大。在国外，WAO技术已实现工业化，主要应用于活性炭再生、含氰废水、煤气化废水、造纸黑液以及城市污泥及垃圾渗出液处理。国内从80年代才开始进行WAO的研究，先后进行了造纸黑液、含硫废水、酚水及煤制气废水、农药废水和印染废水等实验研究。目前，WAO技术在国内尚处于试验阶段。　　湿式氧化法在实际推广应用方面仍存在着一定的局限性：①湿式氧化一般要求在高温高压的条件下进行，其中间产物往往为有机酸，故对设备材料的要求较高，须耐高温、高压，并耐腐蚀，因此设备费用大，系统的一次性投资高；②由于湿式氧化反应中需维持在高温高压的条件下进行，故仅适于小流量高浓度的废水处理，对于低浓度大水量的废水则很不经济；③即使在很高的温度下，对某些有机物如多氯联苯、小分子羧酸的去除效果也不理想，难以做到完全氧化；④湿式氧化过程中可能会产生毒性题解强的中间产物。 　　为克服以上不足，自70年代以来，研究人员在传统的湿式氧化基础上采取了一系列改进措施。为降低反应温度和压力，同时提高处理效果，出现了使用高效、稳定的催化剂和催化湿式氧化法（Catalytic Wet Air Oxidation, CWAO）和加入更强的氧化剂（过氧化物）的湿式过氧化物氧化法（Wet Peroxide Oxidation, WPO）。为彻底去除一些WAO难以去除的有机物，还出现了将废液温度升至水的临界温度以上，利用超临界水的良好特性来加速反应进程的超临界水氧化法（Supercritical Water Oxidatiom，SCWO）。　　超临界水氧化技术是80年代中期由美国学者Modell提出的一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术。其原理是在超临界水的状态下将废水中所含的有机物用氧化剂迅速分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物。 　　作为目前正在蓬勃发展的超临界流体技术的一种，SCWO技术同超临界色谱技术和超临界提取技术一样，因具有很大的发展潜力而备受关注。美国能源部会同国防部和财政部于1995年召开了第一次超临界水氧化研讨会，讨论用超临界水氧化技术处理政府控制污染物。美国国家关键技术所列的六大领域之一能源与环境中还着重指出，最有前途的处理技术是超临界水氧化技术。　　如今，在欧、美、日等发达国家，超临界水氧化技术得到了很大进展，出现了不少中试工厂以及商业性的SCWO装置。1985年，美国的Modar公司建成了一第一个超临界水氧化中试装置。该装置处理能力为每天950L含10%有机物的废水和含多氯联苯的废变压器油，各种有害物质的去除率均大于99.99%。1995年，在美国Austin建成一座商业性的SCWO装置，处理几种长链有机物和胺。处理后的有机碳浓度低于5×10-6，氨的浓度低于1×10-6，其去除率达99.9999%。同时，在Austin还在筹建一座日处理量为5t多的市政污泥的SCWO处理工厂。这些污泥因其所含的物质种类太多而无法用常规方法处理。这个装置也将被用于处理造纸废水和石油炼制的底渣。在日本亦已建起一座日处理废物1的实验性的中试工厂，主要用于研究。而在德国，由美国MODEC公司为包括拜耳公司在内的德国医药联合