工艺技术 湿式氧化/WAO技术的应用

1 处理活性污泥(WAO最成功的应用领域)


传统处理方法：经干燥床或真空过滤脱水后填埋或焚烧。

WAO工艺的优点：可以将活性污泥氧化为无菌、生物稳定、便于填埋和脱水的形式；污泥量大大减少；处理费用明显降低。

50%以上的WAO装置用于活性污泥的处理

标准活性污泥处理系统



2 处理农业废水

Randall T.L及KnoppPV等人采用湿式氧化技术对多种农药废水进行了试验，当温度在204~316℃范围内，废水中烃类有机物及其卤化物的分解牵达到或超过99%，甚至连一般化学氧化难以处理的氧代物如多氨联荃(PCB)、DDT等通过湿式氧化，毒性也降低了99%，大大提高了处理出水的可生化性，使得后续的生化处理能得以顺利进行。

农药废水处理工艺流程图



原因：(1)降低了反应的活化能；(2)改变了反应的历程

催化剂有选择性，并且废水中含有许多种类和结构不同的有机物，需要对催化剂进行筛选。


3 根据湿式催化氧化技术中使用的催化剂在反应中存在的状态，可将湿式氧化分为两类：均相湿式氧化和非均相湿式氧化。

(一)均相湿式氧化

均相催化剂：可溶性的催化剂，以分子或离子水平对反应过程起催化作用。
例：Cu、Co、Ni、Fe、Mn、V、Zn、Cr、Mo等可溶性盐催化剂；Fenton试剂。

表3-16几种催化剂对丙烽昊庞水的催化作用ˇ


注：原水的COD为20g/L，总压力为7MPa。

Cu的均相湿式氧化

Cu的催化活性较为明显，因为Cu2+容易与有机物和分子氧的电子结合成络合物，并通过电子转移使有机物和分子氧的反应活性提高。

氧化机理：

(1)链的引发

HO一R一H + Cu-Cat → O=R·一H+·H一Cu-Cat

(2)链的传播

O=R·一H + O2→ O=RH一OO·
O=RH一OO· + HO一R一H → HO一R一OOH + O=R·一H

(3)过氧化氢物分解

HO一R一OOH + Cu-Cat → O· + ·OH…Cu-Cat

(4)链的终止

Cu-Cat…R(OH)一O· + R(OH)一H → R(OH)一OH + O=R·一H + Cu-Cat
·OH…Cu-Cat + R(OH)一H →O=R·一H + HOH + Cu-Cat

(二)非均相湿式氧化

在固体催化剂表面上进行的湿式氧化过程。
非均相催化剂：固体催化剂。

贵金属系列：Ru、Rh、Pt、Ir、Pd等
                             一一高活性且稳定性

铜系列：Cu/Al2O3、ZnO-CuO/yAl2O3等
                             一一高活性且经济

稀土系列：CeO2、ZrO2等

催化剂的载体：活性Al2O3、MgO、硅藻土、整体型合金、TiO2、CeO2


5 有关CWAO的研究归纳为以下几点：

(1)一种有效的处理高浓度、有毒、有害、生物难降解废水的高级氧化技术。

(2)非均相催化剂以其良好的活性、稳定性、易分离等优点，成为CWAO研究开发和实际应用的重要方向。

(3)贵金属系列催化剂具有较高活性，能氧化一些难处理的有机物，但催化剂成本高，通过加入稀土氧化物可降低成本，且能够提高催化剂的活性和稳定性；Cu系列催化活性较高，但存在严重的催化剂流失问题，催化剂在使用过程中有失活现象。

(4)CWAO催化剂向多组分、高活性、廉价、稳定性好的方向发展。