高级氧化之湿式氧化法在污水处理中的应用

湿式氧化法是一种在高温和高压条件下，利用气态的氧气（通常为空气）作为氧化剂，将水中有机物氧化成小分子有机物或无机物的处理方法。以下是对其处理工艺原理、分类、工艺参数、优势与劣势及应用的详细阐述。

一、处理工艺原理

湿式氧化过程比较复杂，一般认为有两个主要步骤：

传质过程：空气中的氧从气相向液相的传质。

化学反应：溶解氧与基质之间的化学反应。

湿式氧化去除有机物所发生的氧化反应主要属于自由基反应，反应分为链的引发、链的发展或传递、链的终止三个阶段。也有说法认为，湿式氧化反应共经历诱导期、增殖期、退化期以及结束期四个阶段。

二、分类

湿式氧化法包括两种类型：

次临界水氧化：在常规的高温高压条件下进行有机物氧化处理。

超临界水氧化：指水在超临界条件下氧化处理有机污染物的一种新兴、高效的废物处理技术。

此外，还有催化湿式氧化法，常用的催化剂有Fe、Cu、Mn、Co、Ni、Bi、Pt等金属元素或其中几种元素的组合。

三、工艺参数

湿式氧化法的主要工艺参数包括温度、压力和反应时间。

1、温度：通常在120-320℃范围内，也有说法认为反应温度为230-374℃时，反应时间约1小时即可达到氧化平衡。温度越高，化学反应速率越快，氧气的传质速度也越快，同时液体粘度会减小。

2、压力：一般在0.5~20MPa范围内。压力的主要作用是保证液相反应，使氧的分压保持在一定的范围内，以保证液相中较高的溶解氧浓度。

3、反应时间：反应时间根据具体工艺条件和废水成分而异，但通常较短，一般只需30~60分钟。

四、优势与劣势分析

1、优势

湿式氧化法具有以下优势：

（1）高效处理能力：可以迅速氧化分解有机物，处理速度快，能够处理更高浓度的废水和废气。

（2）处理难降解有机物：对于许多传统的生物处理方法难以去除的难降解有机物，湿式氧化法能够快速将其氧化为水和二氧化碳。

（3）普遍适用性：不仅可以应用于废水处理，还可以用于废气处理和固体废物的处理。

（4）较低的环境风险：湿式氧化法在废物处理过程中的氧化反应发生在液相中，不会产生大量的气态污染物，能够减少对土壤和水资源的污染。

2、劣势

湿式氧化法也存在一些劣势：

（1）设备投资大：由于需要在高温高压条件下进行，对设备材料的要求较高，须耐高温、高压，并耐腐蚀，因此设备费用大，系统的一次性投资高。

（2）运行成本高：高压泵与空压机电耗大，噪声大，且热交换器、反应塔必须经常除垢，维护成本高。

（3）处理范围受限：仅适于小流量高浓度的废水处理，对于低浓度大水量的废水则很不经济。

（4）可能产生有毒中间产物：在某些情况下，湿式氧化过程中可能会产生毒性更强的中间产物。

五、应用场景

湿式氧化法在工业废水的处理、污泥处置、有用无机盐的回收等环境领域都有广泛的应用。具体来说，它可以用于处理电镀、炼焦、化工、石油及合成工业产生的高浓度废水，特别是一些有毒性物质、难以用其他方法处理的污水，如有机农药、染料、合成纤维、易燃易爆物质及难以生物降解的高浓度废水。此外，它还可以用于处理造纸黑液、污泥等废弃物。

综上所述，湿式氧化法是一种高效、适用范围广的废水处理方法，但也存在设备投资大、运行成本高和处理范围受限等劣势。在实际应用中，需要根据具体情况进行综合考虑和选择。