湿式催化氧化法处理高浓度有机废水

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2.湿式催化氧化法原理及研究现状
2.1 湿式催化氧化法处理高浓度有机废水原理
2.2 湿式催化氧化法研究现状
2.3 湿式催化氧化法与传统工艺技术的比较
2.1湿式催化氧化法处理高浓度有机废水原理
湿式催化氧化法(CWO)是一种治理高浓度有机废水 welcome to use these PowerPoint templates, New 的先进环保技术，它是在湿式空气氧化法基础上发展起 来的。湿式催化氧化法是在传统的湿式氧化体系中加入 Content design, 10 years experience 催化剂，以降低反应所需温度和压力，提高氧化分解能 力，缩短时间，防止设备腐蚀和降低成本。应用催化剂 加快反应速度，主要原因，其一降低了反应的活化能； 其二改变反应历程。 废水在高温高压下，在保持液相状态时通人空气， 在催化剂的作用下，对焦化废水污染物进行彻底的氧化 分解，使之转化为无害物质，从而使废水得到深度净化。 其工艺流程见图 1。
湿式催化氧化法是处理高浓度难降解有机废水、污泥的有效方法, 比生化、焚烧等方法优越。对含高化学含氧量(COD达50 g/L)或含生 化法不能降解的化合物(氨氮、多环芳烃等)的各种工业有机废水,COD 及NH3-N的去除率可达99%以上。对排放量不大的高浓度废水用该法 处理可以一次达到排放标准。对污泥COD的去除率约为50%以上,可 提高污泥的可生物降解活性。
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图1 CWAO法工艺流程 1-贮存罐；2-分离器；3-健化反应器；4-再沸器；5-分离器；6- 循环泵；7透平机；8-空压机；9-热交换器；1O-高压泵
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该技术主要原理是在一定压力 （2～8MPa） 和温度（200～280℃）条 件下，将废水通过装有高效氧化性能催化剂的反应器，在空气作用下，利用 催化氧化原理，一次性地对高浓度有机废水的 COD、TOC、氨、氰等污染物 进行氧化分解的深度处理，使之转变为 CO2、H2O 及 N2、SO42-等无害成分。
湿式催化氧化法及其特点
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湿式催化氧化法是一种处理高浓度难降解有机废水颇有潜力的方 法。它是指在高温(200~280 ℃)、高压(2~8 MPa)下,以富氧气体或氧 气为催化剂,利用催化剂的催化作用,加快废水中有机物与氧化剂间的 呼吸反应,使废水中的有机物及含N、S等毒物氧化成CO2、N2、SO2、 H2O,达到净化之目的。
2.3湿式催化氧化法与传统工艺技术的比较
目前，高浓度有机废水的处理方法主要有生物法、 welcome to use these PowerPoint templates, New 一般化学氧化法、催化氧化法等，生物法虽然运行费用 低，但是占地面积大，反应时间长，仅适用于低浓度含 Content design, 10 years experience 酚废水的处理。 一般化学氧化法对一些难降解的有机物 氧化效率低或者无效，且上面两种方法处理后的出水水 质难以达到国家规定的排放标准。 应用湿式催化氧化技术则可以有效地去除废水中的 有机物，处理效果明显优于其他方法。催化氧化法与其 他废水处理方法的对比见表1。 对于焦化废水，几种处 理技术的运行费用对比见表 2。
参考文献
• [1] 雷乐成、大 翚.水处理高级氧化技术[M].北京:化学工业出版社，2001. • [2] 杜鸿章.难降解高浓度有机废水催化湿式氧化净化技术 高活性 高稳定性 的湿式氧化催化剂的研制[J].水处理技术，1997，23(2):83-87. • [3] Jiangyan Qin,en-ichi Aika Catalytic wet air oxidation of ammonia over alumina supported metals [J]. Applied Catalysis B: Environmental,1998,(3):261268. • [4] OKITSU K,HIGAILENBR,NAGATA K,et al. Wet Oxidation catalyzed by ruthenium[J].Ind Eng Chem,1995,(3):208-213. • [5] 张 颖.催化氧化法处理高浓度有机废水的研究[D].北京:北京工业大学 ,2007. • [6] 尹承龙、单忠健.三种焦化废水处理技术的运行费用比较[J].给水排水 ,2006,(26):63-66.
• 非均相催化剂多为固体而反应物为液体或者气体， 它具有 活性高、易分离且无二次污染的优点。 从 20 世纪 70 年代后 期，非均相催化剂的研究受到了普遍关来自百度文库。目前，国内外关于 welcome to use these PowerPoint templates, New 非均相催化剂的研究主要有 3 类：过渡金属催化剂、贵金属催 化剂、稀土系列催化剂。
1870500 1703750 1185660 264000
350000
264000
375000
120000
600000 116500
350000 375000 116500 3331000 3780750 3904960 25.35 28.77 29.72
可以看出， 在运行费用上湿式催化氧化法和生物脱氮、普通生化 法相比并没有显著差异，但出水水质却明显优于这两种方法
• 2.2湿式催化氧化法研究现状
• • 湿式催化氧化法的催化剂包括均相催化剂和非均相催化剂两种。 均相催 化剂是以分子或离子水平独立起作用的， 与反应物的作用过程比较容易实现 现代检测方法加以研究与推测， 与非均相催化剂相比有较好的活性和选择性。 其中以过渡金属 Cu、Fe、Ni、Mn 等为代表的均相催化剂效果较好。 但在废 水处理过程中将造成用于催化剂的金属溶于水而流失，从而造成排放后的二 次污染，需经后续处理回收，这样提高了废水处理成本。 所以，在非均相催 化剂出现后此催化剂的应用很少。
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• 有文献对 CuO/γ－Al2O3、CeO2/γ－Al2O3和 CuO－CeO2/γ －Al2O3三种非均相催化剂进行了大量的实验研究，得出负载量 为 10％的CuO/γ－Al2O3、 负载量为 20％的 CeO2/γ－Al2O3及 负载量为 10％的 CuO、20％的 CeO2的CuO－CeO2/γ－Al2O3 催化剂， 在 300℃下焙烧 3h 催化效果最好。 在 160℃，过氧 化氢(H2O2)氧化剂用量50mg/L，pH 值为 4，催化剂投加量为 50g/L 时 ，在反应釜中反应100min，COD 去除率最高 ， 可使 有机废水 COD 的去除率大于89％。
3 湿式催化氧化法处理高浓度有机废水的发展趋势与展望
湿式催化氧化法处理高浓度有机废水具有很多优点： welcome to use these PowerPoint templates, New 该工艺不产生污泥，只有少量装置内部的清洗废液需要 单独处理。净化效率高，又可回收热能，流程简单，占 Content design, 10 years experience 地面积小等。但用于该工艺的设备需要耐高温高压、耐 腐蚀，所以，运行费用相对较高，且现有的催化剂一般 损耗较大，活性组分易流失。若使湿式催化氧化技术得 到长足的发展， 加强催化剂的研究具有极大的现实意义。 通过研究催化剂的选择、优化、催化剂再生等，开发更 高效、广谱、稳定的催化剂。 国内外研究与实践均证实，湿式催化氧化法是处理 高浓度难降解有机废水、 污泥的有效方法。 随着越来 越多新技术、新催化剂、新工艺不断被开发出来，湿式 催化氧化法的应用前景将更加广阔。
高浓度有机废水的危害主要有四个方面： ①需氧性污染危害：很多工业废水中含有大量的耗氧有机物， 耗氧有机物排入水体后，使被污染的水体缺氧甚至厌氧，水生 物死亡，并产生恶臭，恶化水质和环境。 氨和硫醇等难闻气体， welcome to use these PowerPoint templates, New 使水质进一步恶化，呈现发黑发臭的性状。 ②致毒性污染危害：工业废水中含有大量不易被微生物降解的 Content design, 10 years experience 有毒有机物，这些难降解有机物进入水体后，能长时间残留在 水体中，并通过食物链不断积累和富集，最终进入动物或人体 内产生毒性或其他危害，严重影响人类的身体健康。 ③酸碱污染危害：一些工厂如化工厂、化纤厂、造纸厂、味精 厂等排出含有大量有机酸和有机碱的废水， 改变了水体的 pH 值，恶化水体生态环境，干扰水体自净能力。 ④感官性污染危害：高浓度有机废水可使水体变色，发臭，失 去使用价值。
• 表1 湿式催化氧化法与其它废水处理方法的对比
表2 三种处理技术处理焦化废水的运行费用
普通生化 工艺
原材料消耗 动力消耗 工人工资及附加费（元） 催化剂更换费用（元） 折旧（元） 大中小修及其它（元） 合计（元） 单位操作费用（元/m3）
A/O生物脱 湿式催化氧 氮技术 化技术
496500
1063000 350400
湿式催化氧化法处理高浓度有机废水
报告人：杨艳
1高浓度有机废水的来源与危害 2湿式催化氧化法原理及研究现状
3 湿式催化氧化法处理高浓度有机废 水的发展趋势与展望
1高浓度有机废水的来源与危害
随着现代工业生产规模的不断发展和扩大，高浓度有机 废水的污染问题也日益突出。 高浓度有机废水是指水中 COD 在2000mg/L 以上 ，甚至高达几万至几十万 ，而且有 些废水可生化性较差，BOD 值较低，BOD 与 COD 的比值 小于 0.3。 高浓度有机废水主要来自化学工业、制药工业、 农药生产、炼焦、造纸和印染工业等。