一、核心工艺流程总览

二、各单元详细功能与关键设备

1. 预处理单元：保障后续工艺稳定运行

悬浮固体：如废水中的泥沙、残渣，若进入反应器会覆盖催化剂活性位点，导致催化效率下降；

催化剂毒物：如含硫化合物、重金属离子、氯代有机物，这些物质会与催化剂形成稳定化合物，导致催化剂 “永久性失活”；

高硬度离子：如 Ca²⁺、Mg²⁺，高温下易与废水中的 CO₃²⁻、PO₄³⁻形成水垢，堵塞反应器或换热器管道。

过滤：采用石英砂过滤器、袋式过滤器去除 SS；

化学沉淀：投加石灰、硫化钠等药剂，使重金属、硬度离子形成沉淀去除；

调节 pH：通过投加硫酸或氢氧化钠，将废水 pH 调节至催化剂适宜范围。

2. 加压升温单元：为催化反应提供 “动力”

采用高压柱塞泵，将废水压力提升至 “高于反应温度下废水饱和蒸气压” 的水平，确保废水在反应器内保持液态，避免汽化导致有机物浓缩。

控制要点：加压泵需具备稳定的压力输出能力，避免压力波动导致反应器内气液分布不均。

分两步升温，降低能耗：

第一步（预热）：利用后续 “降温环节” 产生的高温出水作为热源，通过管壳式换热器与低温废水换热，将废水温度从常温提升至 100-150℃，实现能量回收；

第二步（终温）：若预热后温度未达反应要求，通过电加热炉或燃油 / 燃气加热炉将废水升温至目标温度，加热炉需具备精准控温能力，避免局部过热导致有机物碳化。

3. 催化反应器：核心反应单元（有机物氧化分解）

氧化剂通常在反应器入口前加入，主流选择为压缩空气或纯氧：

纯氧：氧化效率高，需配套氧气钢瓶或制氧机，适合高浓度废水；

压缩空气：成本低，但需更高压力确保 O₂溶解度，适合中低浓度废水；

投加量控制：按 “有机物完全氧化所需 O₂量” 的 1.2-2.0 倍投加，通过气体流量计精准调节。

催化剂装填：将颗粒状催化剂均匀装填在反应器内的多孔支撑板上，形成 “催化剂床层”；

流态设计：废水与氧化剂按 “逆流或并流” 方式通过床层，有机物和 O₂在催化剂活性位点表面发生氧化反应，逐步分解为 CO₂、H₂O 及无机离子；

温控与防结焦：反应器外壁设夹套，维持床层温度均匀；部分高粘度废水需在反应器内设置扰流板，避免局部死区导致有机物结焦。

4. 降温降压与气液分离单元：产物分离与能量回收

反应后混合液先进入管壳式换热器，将热量传递给进水，自身温度降至 80-120℃；

若需进一步降温，通过冷却塔或冷却器将水温降至常温，便于后续处理。

采用减压阀将混合液压力从反应压力降至常压，避免压力骤降导致液体 “闪蒸”，确保气液分离稳定。

降温降压后的混合液进入气液分离器，利用气液密度差实现分离：

气相产物：主要含 CO₂、未反应 O₂及少量挥发性有机，需送至尾气处理单元去除挥发性有机物后，再排放或回收 CO₂；

液相产物：即处理后的废水，需检测 COD、pH、SS 等指标，判断是否需进一步后处理。

5. 出水后处理与催化剂维护单元

深度氧化：采用芬顿法、臭氧氧化进一步降低 COD；

吸附：通过活性炭吸附去除残留有机物或色素；

生物处理：若出水可生化性提升，可接入生化池实现深度净化，最终达标排放或回用。

原位再生：停止进水，通入空气并升温至 300-400℃，燃烧去除催化剂表面的积碳；

离线再生：将失活催化剂取出，用酸液清洗去除表面毒物，烘干后重新装填；

更换周期：根据废水性质，催化剂使用寿命通常为 1-3 年，需定期检测其活性。

三、工艺核心控制要点

反应条件匹配：根据废水 COD 浓度调整温度、压力，避免条件不足导致氧化不彻底；

催化剂保护：严格控制预处理后废水的 SS、毒物浓度，防止催化剂失活；

气液接触效率：确保氧化剂与废水混合均匀，避免局部 O₂不足导致有机物降解不完全；

能量回收：最大化利用换热器的换热效率，降低加热炉能耗。