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濕式氧化
鎖定
- 中文名
- 濕式氧化
- 外文名
- wet air oxidation
- 又 稱
- 齊默爾曼法
- 英文簡稱
- WAO
- 分 類
- 環境工程技術
濕式氧化簡介
濕式氧化技術(Wet Air Oxidation)簡稱 WAO,是一種新型的有機廢水的處理方法。該方法要求在高温高壓的條件下,用氧氣作為氧化劑,在液相中將有機污染物氧化成低毒或無毒物質的過程。WAO工藝最初由美國的Zimmermann在 1944年研究提出,並取得了多項專利,故也稱齊默爾曼法。從原理上説,在高温、高壓條件下進行的濕式氧化反應可分為受氧的傳質控制和受反應動力學控制兩個階段,而温度是全WAO過程的關鍵影響因素。温度越高,化學反應速率越快。另外温度的升高還可以增加氧氣的傳質速度,減小液體粘度。壓力的主要作用是保證液相反應,使氧的分壓保持在一定的範圍內,以保證液相中較高的溶解氧濃度。1958年,首次採用WAO處理造紙黑液,處理後廢水的COD去除率達90%以上。到目前為止,世界上已200多套WAO裝置應用於石化廢鹼液、烯烴生產洗滌液、丙烯腈生產廢水及農藥生產等工業廢水的處理廢水等。但WAO在實際應用中仍存在一定的侷限性,例如WAO反應需要在高温、高壓下進行,需要反應器材料具有耐高温、高壓及耐腐蝕的能力,所以設備投資較大;另外對於低濃度大流量的廢水則不經濟。為了提高處理效率和降低處理費用,20世紀70年代衍生了以WAO為基礎的,使用高效、穩定的催化劑的濕式氧化技術,即催化濕式氧化技術,簡稱CWAO。
[1]
濕式氧化反應機理
(1)鏈的引發;濕式氧化過程中鏈的引發是指由反應物分子生成自由基的過程。在這個過程中,氧通過熱反應產生H2O2,如下:
RH + O2→ R· + HOO· (RH為有機物)
2RH + O2→ 2R· + H2O2
H2O2+ M → 2OH· (M為催化劑)
(2)鏈的發展或傳遞;自由基與分子相互作用,交替進行使自由基數量迅速增加的過程。
RH + ·OH → R· + H2O
R· + O2→ ROO·
ROO· + RH → ROOH + R·
(3)鏈的中止;若自由基之間相互膨脹生成穩定的分子,則鏈的增長過程將中斷。
R· + R· → R-R
ROO· + R· → ROOR
ROO· + ROO· + H2O → ROOH + ROH + O2
濕式氧化工藝流程和特點
常見工業化規模的濕式氧化工藝流程如圖1所示。待處理的廢水經高壓泵增壓在熱交換器內被加熱到反應所需的温度,然後進入反應器;同時空氣或純氧經空壓機壓入反應器內。在反應器內,廢水中的可氧化的污染物被氧氣氧化。反應產物排出反應器後,先進入熱交換器,被冷卻的同時加熱了原水;然後,反應產物進入氣液分離器,氣相(主要為N2、CO2和少量未反應的低分子有機物)和液相分離後分別排出。
濕式氧化工藝應用
公司 | 廢水名稱 | 處理能力(m3/d) | 反應温度(℃) | 反應壓力(MPa) | COD去除率(%) | 硫化物去除率(%) |
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美國莫里斯北方石油化學公司 | 烯烴生產廢洗滌液 | 98 | 320 | 13 | 96.7 | 99.9 |
日本三菱石油化學公司 | 乙烯生產廢洗滌液 | 120 | 200 | 3.5 | 67-80 | 99.9 |
日本川崎照日化學公司 | 丙烯腈生產廢水 | 790 | 250 | 7.0 | 60-65 | |