【污水處理技術(shù)】濕式空氣氧化(WAO)工藝
濕式空氣氧化(WAO)工藝最早是由美國ZIM—PRO公司研制開發(fā)，故又稱為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物降解。在此之后，日本、歐共體、美國等陸續(xù)將該技術(shù)運用于造紙廢水、化工廢水等高濃度有機物的廢水處理中。據(jù)報道，至2000年，世界上采用這種工藝建成的WAO工廠已有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，限制了它的進一步推廣。為了克服ZIMPRO工藝的缺點，各國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MADOR公司開發(fā)的超臨界濕式氧化工藝(SWA0)等。國內(nèi)許多科研人員對WAO工藝進行了深入研究，其中楊奇、錢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到48%，51%和95%，可生化性增強(圖1)。董岳剛等得出了濕式氧化工藝的動力學參數(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，對催化反應(yīng)機理及催化劑對反應(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，供電取代基強化氧化過程，吸電取代基延緩氧化過程，這對香料廢水中芳烴和芳香族化合物的氧化有很好的指導意義。
根據(jù)WAO工藝的特點，一些人還提出了兩步聯(lián)合處理工藝，因為單獨采用WAO法處理高濃度有機污水，往往達不到排放標準，尤其對某些高濃度有機廢水，其中間產(chǎn)物降解需要較長時間、較高溫度和壓力，經(jīng)濟上不合算，且WAO處理后的中間產(chǎn)物主要為低級有機酸、醇、酮等，它們難以進一步被氧化，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，對大分子難降解有機物實現(xiàn)部分氧化，提高廢水的可生化性，然后再進行常規(guī)生化處理，可達到很高的COD去除率，還可以用于處理有毒廢液的預(yù)處理。兩步法對BOD5，COD的去除率達到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法降低310倍，DionissiosMantzavinos等認為使用催化劑(CWA0法)還可以促進氧化效果和縮短反應(yīng)時間以及緩和反應(yīng)條件等?？梢?，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?shù)氖袌龈偁幜Α?/p>
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例還不多。國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)，投資費用高，運行上有一些問題；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對滴流床反應(yīng)器的工藝流程和特點進行了初步討論，認為滴流床反應(yīng)器作為一種連續(xù)流操作，相對于傳統(tǒng)的間歇式攪拌高壓釜反應(yīng)器和鼓泡塔反應(yīng)器來說更適合于處理較大流量高濃度有機廢水。此外，對于濕式氧化反應(yīng)器的反應(yīng)動力學和設(shè)計參數(shù)的研究報道很少，催化設(shè)計和研究還處于起步階段。
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