近年来,随着国民经济的快速提高,带动了石油、化工、焦化、制药、农药、造纸、食品等行业的高速发展,同时含有高浓度难生化降解有机污染废水以及高氨氮废水的排放量也不断增加,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有机污染物浓度高、毒性强、难以生物降解、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,同时其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,难降解高浓度有机工业废水的高效处理技术,成为国内现阶段环境保护水处理技术领域亟待解决的一个难题。
湿式催化氧化法(catalyticwetairoxidation),又称CWAO技术,是指在高温(200~280℃)、高压(2~8MPa)反应环境下,以富氧气体或氧气为氧化剂,利用催化剂的催化作用,降低反应的活化能,加快废水中有机物与氧化剂间的反应,使废水中的有机物快速氧化成CO2、N2、H2O及其它易降解的小分子有机物,达到净化的目的。对高COD或含生物难降解化合物的各种工业有机废水,COD及氨氮去除率最高可达到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。
其中催化剂的加入,在不降低处理效果的情况下,可降低反应的温度和压力,提高氧化分解的能力,缩短反应的时间,提高反应效率,并能有效降低成本。用于湿式氧化处理的催化剂可分为均相催化剂和非均相催化剂两种。均相湿式氧化催化剂主要为可溶性的过渡金属盐类,以溶解离子的形式混合在废水中使用。最常用的和效果较为理想的是铜盐和Fenton试剂。常用的金属盐有FeSO4、CuSO4、Cu(NO3)2、CuCl2、MnSO4、Ni(NO3)2等。缺点是易于流失,存在二次污染问题,需对出水中的催化剂进行回收,由此增加了工艺的复杂化并提高了投资和运行成本。非均相催化剂容易和水分离,能有效控制催化剂组分的流失及带来的二次污染问题。其活性组分通常有铜、锰、铁、钴、镍、钌、铑、钯、铱、铂、金、铈、银等,可以是其中的一种金属或金属氧化物,也可以由多种金属、金属氧化物或复合氧化物所组成。缺点是催化剂原材料成本较高,制备工艺较复杂,使用过程中存在催化剂中毒失活问题,一定程度上限制了其应用范围。
湿式催化氧化技术在实际应用中,将污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。反应所需的氧由压缩机打入反应器。在反应器内,污水中的有机物与氧发生放热反应。在较高温度下将污水中的有机物氧化成二氧化碳和水,或小分子有机酸等中间产物。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炉进水。其冷凝水由第二分离器分离后通过循环泵再打入反应器,分离后的高压尾气可产生机械能或电能。湿式催化氧化技术具有净化效率高、二次污染少、处理范围广、经济效益高等优点,是难降解工业废水处理技术领域前沿技术之一。目前,该技术已在国内外大量工业项目中得到有效应用,并达到明显稳定的处理效果。
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