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濕式氧化(huà)法預處理高濃度工業廢水

發布時間:2022-05-26點擊:49074

化工廢水中有(yǒu)機物濃度高,種類多,毒性大;常常含(hán)有大(dà)量的硫酸(suān)鹽、氯離子、磷酸(suān)鹽等(děng)鹽類,致使廢水不易生物處理。另(lìng)外,廢水(shuǐ)水質、水量隨時間的波動性很大,可生化性差,無法達標排放。 氧化法(Advanced Oxidation Process,AOP)是應用氧化(huà)劑、電、光照、催化(huà)劑等在反應中(zhōng)產生的活性極強的自由基(如(rú)·OH等(děng))氧(yǎng)化分解有機物的廢(fèi)水處理法,具有(yǒu)適(shì)用範圍廣、氧化能力強、反(fǎn)應效率高、無汙染或少汙染等優點,在(zài)難降解廢(fèi)水處理中具(jù)有良好的應用效果。 氧化法主要包(bāo)括Fenton氧化法、催化濕式氧(yǎng)化法、臭氧氧化法、超臨界(jiè)水氧化法、光(guāng)催化氧化法、電(diàn)化學氧化(huà)法 等。
  1濕式氧(yǎng)化技術的發(fā)展曆(lì)史及特點
  濕式氧化(huà)技術(WAO)是在一定溫度(125~ 320℃)和壓力(0.5 ~ 20 MPa)下,將純氧或(huò)空氣用作氧化劑,氧化降解(jiě)水中的溶解與懸浮態的(de)有機物以及還原態的無機(jī)物,並生成 CO2和H2O的處理方法。濕(shī)式氧化(huà)法由 F.J.Zimmerann 於1944 年首先提(tí)出,並(bìng)於 1958 年 次(cì)實際應用於處理造紙黑液廢水,其 COD 脫除率超過 90%。然而(ér)由於該方法要求較高的(de)反應溫度、壓力以及較長的停留時間,特別是對於一些難以氧化降解的有機(jī)汙染物,反應條(tiáo)件要求更加嚴苛,故從 1970 年以來,以濕式氧化法為(wéi)基礎,延伸(shēn)出(chū)一些改進的工(gōng)藝技術,如加入高效穩(wěn)定的催(cuī)化劑降低反應條件的催化濕式氧(yǎng)化(huà)技術(CWAO)和采用強氧化劑過氧化氫H2O2代替空氣或氧氣的(de)催化濕式過氧化物氧化(huà)技術(CWPO)等。對於工(gōng)業有機廢水目前還沒有十分切實有效的方法對其進行處理。濕式氧化技術是處(chù)理高濃度有機廢水(shuǐ)的(de)潛在方法之(zhī)一,為處理高濃度有機廢水的無害化提供了一條新(xīn)的技術途徑,催化濕式氧化法具有適用(yòng)範圍廣、處理效(xiào)率(lǜ)高、二次汙染低、反(fǎn)應速度快等 4 個優點。(1)適用範圍廣。催化濕式氧化技術可以用來處理各行(háng)業高濃度有機廢水,比如農藥、化工、製(zhì)藥、造紙等。(2)處理效(xiào)率高。在適當的工藝條件下,催化濕式氧化技術(shù)降解有機物效率高達 99 %以上,對 COD的去除率也較高。(3)二次汙染低。研究表明(míng),催化濕式氧化技術可以將有機物分解(jiě)成CO2和H2O。(4)反應速度快。反應時間一般(bān)較傳統的生化處理時間短,處理效(xiào)率(lǜ)更高,反應(yīng)速度也更快。
  2CWAO處理各種工業廢水的更優 條件探(tàn)討
  2.1酚類(lèi)有機廢水
  酚類廢水是一種重(chóng)要的有機原料,被廣泛應(yīng)用在(zài)各個行業。含酚廢水的特點(diǎn)是來(lái)源廣、數量多、危害大(dà),嚴重威脅著人類的生存和發(fā)展,因此研究含酚類有機汙染物廢水的處理技術(shù)一(yī)直是(shì)環境工作者關心的問題。通過濕式氧化技術處理(lǐ)廢水,以(yǐ)銅鹽、CuO-ZnO、CuO-ZnO-CeO2等為催化劑,以CeO2-ZrO2、Al2O3等為載體,在反應溫度(dù)為180~220℃,反應時間(jiān)為1~2h,初始氧分壓為1.5~4MPa,pH值為酸性的條件下,銅(tóng)鹽的催化性能更好 ,COD去除率達到97.2%。銅係均相催化劑由於其表麵氧得失比較容易,故活性好,缺點是銅的溶出問題,一般主(zhǔ)要研究銅係催化劑的穩定性。國外KimKH、IhmSK等用CeO2負載Al2O3上,在(zài)反應溫度為(wéi)180℃,反應時間為2h的條件下,COD去除率(lǜ)達(dá)到80%。稀(xī)土催化(huà)劑具有(yǒu)特殊的氧化還原性,可形成特殊結構的複合氧化物,從而提高(gāo)其催化性能。稀(xī)土元素Ce由於其空(kōng)d軌(guǐ)道,可用作催化劑中的電子轉移儲集(jí)層。另外,由於其良(liáng)好(hǎo)的儲氧和釋(shì)放能力,Ce被廣泛用作非均(jun1)相催化劑(jì)。
  2.2製藥廢水
  製藥行業(yè)的快速(sù)發展產生了大量的(de)製(zhì)藥廢(fèi)水(shuǐ)。這些廢水中含有大量的難降解有機物、重金屬、鹽類等,處理起來相當困難。如果處理不當,會帶來嚴重的環境問題。目前,處理製藥廢水的主要方法是幹燥,其缺點是費用高,還(hái)會產生毒性更大的二次汙染物。曾旭、劉俊等采用 CWAO 處理製(zhì)藥廢水,用CuSO4作為催(cuī)化劑,反應溫度為 260 ℃,反應時間為 2 h,初始氧分壓為(wéi) 1 ~ 1.25 MPa,並加入 10 g/LNaOH,COD去(qù)除率達到 76.5 %。國外(wài) Melero J A、Martínez F 等使用 Fe2O3作催化(huà)劑,負載在 SBA- 15(分子篩)上,反應溫度為 80 ℃,反應時間為 20 min,TOC 的轉化率可達到 55%。
  2.3印染廢(fèi)水
  印染廢水是我國主要有害的工(gōng)業廢水之(zhī)一(yī),占我國工(gōng)業廢水總排放量的35%。印染廢水成分複雜,主要包括紡織(zhī)印染、造紙工業等各個工序(xù)產生的廢水,是一類較難處理的(de)有毒有(yǒu)害的工業廢水。我國汙水處理係統無法保證長期穩定(dìng)運行,大量印染廢水不能得到有效處理,嚴重危害生態環境。周衍波、朱巨建等通(tōng)過CWAO來處理廢水。采(cǎi)用CuXFe1-X、Fe-Zn-Al、Ni-AcF作為催化劑,Y-Al2O3、鈣基蒙脫石、活性炭作為載體,反應時間為90min,反應溫度為(wéi)210℃,pH值為5.1~5.4。其中(zhōng),以CuXFe1-X為催化劑時性能更好 ,COD去除(chú)率達(dá)到87.9%。Cu和Fe在作(zuò)為(wéi)非(fēi)貴金屬催(cuī)化劑時,催化活性很好,由於Cu的溶出使催(cuī)化活性(xìng)降低(dī),但是用部分Fe來(lái)代替(tì)Cu可以提高催化劑的穩定(dìng)性,並且催化性能(néng)好。國外ValletA、OvejeroG等用鎳負載在Mg-Al上(shàng),在反應溫度為180℃,初始(shǐ)氧分壓為2.5MPa,液體流速為0.1~0.7mL/min,空氣流速為300mL/min的條件下,TOC轉化率為80%左右。
  結語
  (1)對 CWAO 中催化劑的選擇應用(yòng)方麵尚未進行係統的研究,反應過程(chéng)中催(cuī)化劑壽(shòu)命較短,容易失活的現象也成為 CWAO 推廣(guǎng)發展的一個瓶頸。如(rú)何根據不同的工(gōng)業有機廢水來選(xuǎn)擇合適(shì)的催化劑,並製備(bèi)出經濟、高效、壽命長的催化(huà)劑,提高(gāo)汙染物的去除效率,降低反應的溫度、壓力以及時間,是 CWAO 能否處理高濃度有毒有害工業有機廢水(shuǐ)的(de)一個關鍵。(2)如何妥善解決濕式氧化儀器腐蝕問題,采用哪種材質(zhì)來防止高濃(nóng)度有毒有害有機廢(fèi)水(shuǐ)腐蝕儀器並(bìng)且可以承(chéng)受 CWAO 中的溫度、壓力、催化劑等條件(jiàn),還需要通(tōng)過實驗來檢驗。(3)高濃度有機(jī)廢水在催化濕(shī)式氧化儀(yí)器中反應會放(fàng)出大量的熱和(hé)中(zhōng)間產物,對(duì)於這些熱尚未明確研究及報道。因此這也是未來探究 CWAO 要解決的問題。

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