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2023
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濕式氧化技術(shù)介紹
作者：
環(huán)科
濕式氧化技術(shù)自20世紀(jì)50年代以來已成為一種有效處理有毒有害、高濃度有機廢水的水處理方法。然而，國內(nèi)從80年代才開始對該技術(shù)進(jìn)行深入研究。此技術(shù)需要在高溫高壓的條件下，以空氣中的氧氣作為氧化劑，在液相中將有機污染物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等無機小分子或有機小分子的化學(xué)過程。
濕式氧化技術(shù)的特點在于其應(yīng)用范圍廣泛，幾乎可以無選擇地有效處理各類高濃度有機廢水。在合適的溫度和壓力條件下，其COD處理率可達(dá)90%以上；同時，它對有機污染物的氧化速率快，一般只需30到60分鐘。此外，濕式氧化技術(shù)具有二次污染少的特點。
濕式氧化技術(shù)適用于處理高濃度小流量的工業(yè)廢水，但對于低濃度大流量的生活污水則不經(jīng)濟。近年來，人們對傳統(tǒng)的濕式氧化技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，例如使用高效、穩(wěn)定的催化劑的濕式催化氧化技術(shù)、加入強氧化劑（如雙氧水和臭氧等）的濕式氧化技術(shù)以及利用超臨界水的良好特性來加速反應(yīng)進(jìn)程的超臨界水濕式氧化技術(shù)。這些改進(jìn)極大地改善了濕式氧化的工作條件和降解效率，使其更具實用性和經(jīng)濟性。
在處理含有機磷和有機硫農(nóng)藥的廢水中，濕式氧化技術(shù)在180到230℃、7到15MPa的條件下，使有機硫轉(zhuǎn)化為硫酸、有機磷轉(zhuǎn)化為磷酸。當(dāng)反應(yīng)溫度為204到316℃時，包括碳?xì)浠衔锖脱趸镌趦?nèi)的多種化合物的分解率均接近99%。對于難以氧化的氯化物，如多氯聯(lián)苯、滴滴涕和五氯苯酚等，使用混合催化劑進(jìn)行濕式氧化技術(shù)處理，其去除率可達(dá)85%以上。在處理造紙黑液方面，控制反應(yīng)溫度為150到350℃，壓力為5到20MPa，處理后廢水COD去除率可達(dá)90%以上。
濕式氧化反應(yīng)在高壓空氣注入和反應(yīng)溫度為300℃的條件下進(jìn)行，一般分為三個階段：熱分解階段、局部氧化階段和完全氧化階段。在熱分解階段，大分子量的有機物溶解和水解（但沒有被氧化），其反應(yīng)速度隨溫度升高而加快。在局部氧化時，大分子量的有機物氧化分解成為分子量較低的中間產(chǎn)物。如甲酸、乙酸、甲醛等。在最后的完全氧化階段，中間有機產(chǎn)物進(jìn)一步氧化成二氧化碳和水。氧化階段主要決定于有機物的氧化活化能和處理時的溫度、壓力等條件，反應(yīng)時自身生成的熱量即可用來維持反應(yīng)的高溫，在高溫高壓作用下，加速了反應(yīng)速率，強化了氣液兩相傳質(zhì)，同時也提高了氧氣在水中的溶解度。
常見的工業(yè)化規(guī)模的濕式氧化工藝流程如下：待處理的廢水經(jīng)高壓泵增壓后在熱交換器內(nèi)被加熱到反應(yīng)所需的溫度，然后進(jìn)入反應(yīng)器；同時空氣或純氧經(jīng)空壓機壓入反應(yīng)器內(nèi)。在反應(yīng)器內(nèi)，廢水中的可氧化的污染物被氧氣氧化。反應(yīng)產(chǎn)物排出反應(yīng)器后，先進(jìn)入熱交換器，被冷卻的同時加熱了原水；然后，反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入氣液分離器，氣相（主要為氮氣、二氧化碳和少量未反應(yīng)的低分子有機物）和液相分離后分別排出。
濕式氧化工藝的顯著特點是處理的有機物范圍廣、效果好，反應(yīng)時間短、反應(yīng)器容積小，幾乎沒有二次污染，可回收有用物質(zhì)和能量。然而，濕式氧化發(fā)展的主要制約因素是設(shè)備要求高、一次性投資大。
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