濕式氧化法課件

1、(最新整理)濕式氧化法2021/7/261濕式氧化法2021/7/262濕式氧化一 概述二 濕式氧化的基本原理三 濕式氧化的主要影響因素四 濕式氧化工藝流程五 濕式氧化技術(shù)的特點六 濕式氧化法的工藝進展七 濕式氧化法的應(yīng)用八 濕式氧化法的研究展望2021/7/263一 概述 濕式氧化(Wet Air Oxidation ， WAO)是在高溫、高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機物氧化成為CO2和水，從而達到去除污染物的目的。 濕式氧化法最初由美國的Zimmermann于1958年研究提出，用于處理造紙黑液，其工作條件是控制反應(yīng)溫度為150-350 ，壓力為5-20MPa，處理后廢水COD去除率可達

2、90%以上。2021/7/264 在20世紀70年代以前，濕式氧化法主要用于城市污泥的處置、造紙黑液中堿液的回收、活性炭的再生等。 進入70年代以后，濕式氧化法得到迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍從回收有用化學(xué)品和能量進一步擴展到有毒有害廢棄物的處理，尤其是在處理含酚、磷、氰等有毒有害物質(zhì)方面已有大量文獻報道，研究內(nèi)容也從初始的適用性和摸索最佳工藝條件深入到反應(yīng)機理及動力學(xué)，而且裝置數(shù)目和規(guī)模也有所增大。2021/7/265 在國外，濕式氧化法已實現(xiàn)工業(yè)化，主要應(yīng)用于活性炭再生、含氰廢水、煤氣化廢水、造紙黑液以及城市污泥及垃圾滲出液處理。 國內(nèi)從80年代才開始進行濕式氧化工藝的研究，先后進行了造紙黑液、含硫

3、廢水、含酚廢水及煤制氣廢水、農(nóng)藥廢水和印染廢水等試驗研究。目前，濕式氧化法在國內(nèi)尚處于試驗階段。 2021/7/266二 濕式氧化的基本原理 濕式氧化是在高溫(150-350 ) 、高壓(5-20MPa)的操作條件下，在液相中用空氣或氧氣作為氧化劑，氧化水中呈溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機物或還原態(tài)的無機物的一種處理方法，最終產(chǎn)物是CO2和水。 溫度范圍 溫度變化 氧溶解度變化 25100高溫（150）(大于室溫狀態(tài))2021/7/267 濕式氧化過程比較復(fù)雜，一般認為有兩個主要步驟 1. 空氣中的氧從氣相向液相的傳質(zhì)過程; 2. 溶解氧與基質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)。若傳質(zhì)過程影響整體反應(yīng)速率，可以通過增加攪拌

4、來消除。2021/7/268 研究普遍認為，濕式氧化去除有機物所發(fā)生的氧化反應(yīng)主要屬于自由基反應(yīng)，共經(jīng)歷誘導(dǎo)期、增殖期、退化期以及結(jié)束期四個階段。生成的OH 、RO 、 ROO 等自由基攻擊有機物RH，引發(fā)一系列的鏈反應(yīng)，生成其他低分子酸和CO2。2021/7/269整個反應(yīng)過程如下：誘導(dǎo)期增殖期退化期結(jié)束期 2021/7/2610三 濕式氧化的主要影響因素1 溫度 溫度越高，反應(yīng)速度越快，反應(yīng)進行的越徹底。同時，溫度升高有助于增加溶氧量及氧氣的傳質(zhì)速度，減少液體的黏度，產(chǎn)生低表面張力，有利于氧化反應(yīng)的進行。2021/7/2611 2 廢水的反應(yīng)熱和所需要的空氣量 濕式氧化通常也稱濕式燃燒，在

5、該系統(tǒng)中一般依靠有機物被氧化所釋放的氧化熱來維持反應(yīng)溫度。單位質(zhì)量被氧化物質(zhì)在氧化過程中產(chǎn)生的熱值即燃燒值。濕式氧化過程中還需要消耗空氣，所需空氣量可由廢物料降解的COD值計算獲得。2021/7/26123 壓力 壓力在反應(yīng)中的作用主要是保證呈液相反應(yīng)。 在一定溫度下，總壓不低于該溫度下的飽和蒸汽壓。同時，氧分壓也應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)，以保證液相中的高溶解氧濃度。若氧分壓不足，供氧過程就會成為反應(yīng)的控制步驟。2021/7/26134 反應(yīng)時間 有機底物的濃度是時間的函數(shù)。為了加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時間，可以采用提高反應(yīng)溫度或投加催化劑等措施。2021/7/2614 5 進水的pH值 濕式氧化過程

6、中，由于不斷有物質(zhì)被氧化和新的中間產(chǎn)物生成，使反應(yīng)體系的pH值不斷變化，規(guī)律是先變小(中間體小分子羧酸的積累) ，后略有回升(中間體的進一步氧化) ，溫度越高，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化越快， pH值的變化越劇烈。2021/7/26156 廢水性質(zhì) 由于有機物氧化與其電荷特性和空間結(jié)構(gòu)有關(guān)，故廢水性質(zhì)也是濕式氧化反應(yīng)的影響因素之一。2021/7/2616 7 攪拌強度 在高壓反應(yīng)釜內(nèi)進行反應(yīng)時，氧氣從氣相向液相中的傳質(zhì)與攪拌強度有關(guān)。攪拌強度影響傳質(zhì)速率，當攪拌強度越大，液體的湍流程度越大，氧氣在液相中的停留時間越長，傳質(zhì)速率就越大。 2021/7/2617四 濕式氧化工藝流程1. 待處理廢水; 2. 增壓泵

7、; 3. 空壓機; 4. 熱交換器; 5. 濕式氧化反應(yīng)器;6. 氣液分離器;7. 反應(yīng)后氣體;8. 出水 2021/7/2618五 濕式氧化技術(shù)的特點應(yīng)用范圍廣，幾乎可以無選擇地有效氧化各類高濃度有機廢水，特別是毒性大，常規(guī)方法難降解的廢水處理效率高，在合適的溫度和壓力下，WAO的COD處理率可達90%以上速氧化率快，與生物處理相比，廢水在反應(yīng)器的停留時間要短了很多，一般在30-60min內(nèi)，因此WAO處理裝置比較小，占地少，結(jié)構(gòu)簡單，易于管理。2021/7/2619二次污染少，WAO氧化有機污染物時，C被氧化為CO2，N被轉(zhuǎn)化為NH3,NO3-,N2。鹵化物和硫化物被氧化為相應(yīng)的無機鹵化物

8、和硫化物，反應(yīng)過程中沒有NOx,SO2,HCL,CO等有害物質(zhì)產(chǎn)生，因此產(chǎn)生的二次污染少。能量少，并且可以回收能量和有用物料2021/7/2620六 濕式氧化法的工藝進展 1 傳統(tǒng)的濕式空氣氧化法最早的濕式空氣氧化法是由美國ZIMPRO 公司研制開發(fā),故又稱為ZIMPRO 處理工藝. 一般來說,對硫化物的去除可達99.99 %以上,酚的去除率為99. 8 %以上,氰的去除率為65 %以上,COD 的去除率為60 %96 %以上.ZIMPRO 工藝雖然處理效率高,但由于其反應(yīng)器終端溫度很高,對反應(yīng)材質(zhì)要求很高,要求耐高溫、耐高壓、耐腐蝕,因此設(shè)備投資高,限制了它的進一步推廣. 2021/7/26

9、21 2 NPC 工藝為克服ZIMPRO 工藝的缺點,日本石化公司(NPC) 提出了以氧化硫化物而不氧化烴類有機物為目標的NPC 工藝.在這種NPC 工藝中,采用完全混合反應(yīng)器使反應(yīng)器內(nèi)溫度均勻,從而降低了對材質(zhì)的要求,而且反應(yīng)器中的反應(yīng)熱幾乎能全部被有效利用,可革除預(yù)熱反應(yīng)器,簡化了工藝流程,保證運行穩(wěn)定,降低了運行成本.2021/7/2622 3 催化濕式氧化工藝(CWAO)催化濕式氧化(Catalytic Wet Oxidation ， CWAO)是在傳統(tǒng)的濕式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑以降低反應(yīng)所需的溫度和壓力，提高氧化分解能力，縮短反應(yīng)時間，防止設(shè)備腐蝕和降低成本。2021/7/

10、26234 助加催化濕式氧化在濕式氧化反應(yīng)過程中，引入H2O2作啟動劑，在較溫和的條件下，首先H2O2和Fe2+組成Fenton試劑形成OH自由基，然后進行鏈的激發(fā)和繁殖，可縮短反應(yīng)誘導(dǎo)期，從而啟動并加速氧化反應(yīng)的進行。這種在催化濕式氧化體系引入“啟動劑”的工藝稱為助加催化濕式氧化(Promoted Catalytic Wet Oxidation ， PCWAO) 。2021/7/26245 超臨界濕式氧化工藝(SWAO)為了提高濕式氧化法的處理深度,美國MODAR 公司于1982 年開發(fā)了超臨界濕式氧化法.其原理是利用超臨界水作為介質(zhì)來氧化分解有機物,有機物在超臨界水富氧均一相中進行氧化,在

11、400600 下反應(yīng)很快,幾乎能在幾秒種之內(nèi)完全徹底地破壞有機物的結(jié)構(gòu),使有機碳、氫完全轉(zhuǎn)化為CO2 和H2O. 2021/7/26256 濕式過氧化物氧化法(WPO)為了進一步提高氧化效果,在催化氧化法和濕式氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上有人研究了氧化能力更強的氧化劑,如SO42- 、H2O2 、NaClO3等,而最為引人矚目的是加入過氧化物作為氧化劑. 這種以過氧化物作為氧化劑的低溫濕式氧化法,稱為濕式過氧化物氧化法(WPO) . 2021/7/26267 兩步聯(lián)合處理工藝 兩步法對BOD5 、COD的去除率達到99. 0 %以上,效果十分理想. 2021/7/2627七 濕式氧化法的應(yīng)用 1. 處理農(nóng)藥廢水 2. 處理含酚廢水 3. 處理染料廢水 4. 處理污泥 5. 活性炭再生 6.煤氧化脫硫等等 2021/7/2628八 濕式氧化法的研究展望 WAO 法在國外已經(jīng)工業(yè)化且成效顯著,而在國內(nèi)卻僅止于研究階段,還不夠深入. 因此,需著力開展以下一些方面的工作:需大力拓展?jié)袷窖趸☉?yīng)用范圍,特別是在農(nóng)藥、造紙、印染、皮革等行業(yè)的應(yīng)用.WAO 法