濕式空氣氧化(WAO)工藝
中國(guó)污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2009-7-15 10:30:59
污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量,降低企業(yè)治污成本
濕式空氣氧化(WAO)工藝最早是由美國(guó)ZIM—PRO公司研制開(kāi)發(fā),故又稱(chēng)為ZIMPRO處理工藝,1958年由Zimmerman首次將其應(yīng)用于污水處理。該工藝是將待處理的物料置于密閉的容器中,在高溫高壓條件下通入空氣或純度較高的氧作為氧化劑,按濕式燃燒原理使污水中有機(jī)物降解。在此之后,日本、歐共體、美國(guó)等陸續(xù)將該技術(shù)運(yùn)用于造紙廢水、化工廢水等高濃度有機(jī)物的廢水處理中。據(jù)報(bào)道,至2000年,世界上采用這種工藝建成的WAO工廠(chǎng)已有200多家,ZIMPRO工藝雖然處理效率高,但由于其反應(yīng)器終端溫度很高,對(duì)反應(yīng)材質(zhì)要求很高,要求耐高溫高壓、耐腐蝕,因此設(shè)備投資高,限制了它的進(jìn)一步推廣。為了克服ZIMPRO工藝的缺點(diǎn),各國(guó)紛紛推出新型的濕式氧化工藝,如t3本石化公司提出的NPC工藝;70年代后發(fā)展了催化濕式氧化工藝(CWA0);1982年美國(guó)MADOR公司開(kāi)發(fā)的超臨界濕式氧化工藝(SWA0)等。國(guó)內(nèi)許多科研人員對(duì)WAO工藝進(jìn)行了深入研究,其中楊奇、錢(qián)易等首次將濕式氧化法應(yīng)用于香料廢水的處理,在中溫160℃、中壓2.8MPA的條件下,香料廢水經(jīng)30分鐘濕式氧化處理,COD,TOC,色度的去除率分別可達(dá)到48%,51%和95%,可生化性增強(qiáng)(圖1)。董岳剛等得出了濕式氧化工藝的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。楊奇、趙建夫等在WAO基礎(chǔ)上應(yīng)用催化濕式氧化(CWAO)工藝處理香料廢水,對(duì)催化反應(yīng)機(jī)理及催化劑對(duì)反應(yīng)的影響做了討論,證明了廢水經(jīng)CWAO處理后可生化性明顯地提高,并得到了苯環(huán)取代基的氧化規(guī)律,認(rèn)為很難氧化的苯環(huán)上的取代基分為吸電取代基和供電取代基,供電取代基強(qiáng)化氧化過(guò)程,吸電取代基延緩氧化過(guò)程,這對(duì)香料廢水中芳烴和芳香族化合物的氧化有很好的指導(dǎo)意義。
根據(jù)WAO工藝的特點(diǎn),一些人還提出了兩步聯(lián)合處理工藝,因?yàn)閱为?dú)采用WAO法處理高濃度有機(jī)污水,往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn),尤其對(duì)某些高濃度有機(jī)廢水,其中間產(chǎn)物降解需要較長(zhǎng)時(shí)間、較高溫度和壓力,經(jīng)濟(jì)上不合算,且WAO處理后的中間產(chǎn)物主要為低級(jí)有機(jī)酸、醇、酮等,它們難以進(jìn)一步被氧化,可是它們很容易被生物降解。因此,采用較低的溫度和壓力預(yù)處理,對(duì)大分子難降解有機(jī)物實(shí)現(xiàn)部分氧化,提高廢水的可生化性,然后再進(jìn)行常規(guī)生化處理,可達(dá)到很高的COD去除率,還可以用于處理有毒廢液的預(yù)處理。兩步法對(duì)BOD5,COD的去除率達(dá)到99.0%以上,效果十分理想。例如,以聚乙二醇廢水為水樣,DionissiosMantzavinos等提出了化學(xué)氧化一生物法結(jié)合WAO的處理工藝,不僅取得了很好的處理效果,處理成本比單純用化學(xué)法降低310倍,DionissiosMantzavinos等認(rèn)為使用催化劑(CWA0法)還可以促進(jìn)氧化效果和縮短反應(yīng)時(shí)間以及緩和反應(yīng)條件等?梢(jiàn),WAO工藝主要應(yīng)用于難于生物處理的高濃度有毒有害廢水的預(yù)處理,具有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
在WAO工藝的反應(yīng)器方面,目前多集中在間歇反應(yīng)器的研究,連續(xù)流反應(yīng)器的研究較少且用于工程實(shí)例還不多。國(guó)外采用的工藝可分為兩種,一種是混合型列管式高壓反應(yīng)器,通常用在采礦工業(yè)和煉油工業(yè),投資費(fèi)用高,運(yùn)行上有一些問(wèn)題;另外一種是固定床反應(yīng)器,如鼓泡塔反應(yīng)器、滴流床反應(yīng)器。張蓓、趙建夫等J對(duì)滴流床反應(yīng)器的工藝流程和特點(diǎn)進(jìn)行了初步討論,認(rèn)為滴流床反應(yīng)器作為一種連續(xù)流操作,相對(duì)于傳統(tǒng)的間歇式攪拌高壓釜反應(yīng)器和鼓泡塔反應(yīng)器來(lái)說(shuō)更適合于處理較大流量高濃度有機(jī)廢水。此外,對(duì)于濕式氧化反應(yīng)器的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和設(shè)計(jì)參數(shù)的研究報(bào)道很少,催化設(shè)計(jì)和研究還處于起步階段。