湿式氧化处理香料废水

一、引言

在香料生产中会排放出大量的高浓度有机废水，组成复杂，水质波动大，若直接排放，会严重危害环境，影响人民健康。因此，对于高COD浓度的香料废水，研究其专门的处理工艺是相当必要而紧迫的课题。

湿式空气氧化(WAO)工艺是1958年由ZIMMERMAN首次将其应用于污水处理的。其工艺是将待处理的物料置于密闭的容器中，在高温高压条件下通入空气或纯度较高的氧作为氧化剂，按湿式燃烧原理使污水中有机物降解。在此之后，日本、欧共体、美国等陆续将该技术运用于造纸废水、化工废水等含高浓度有机物的废水处理中。WAO主要应用于难于生物处理的高浓度有毒有害废水，该法具有相当的市场竞争力。

与传统的厌氧法相比，湿式氧化法不仅能有效处理高浓度有机废水，而且还可处理污泥、活性炭再生等。其优点是:WAO适用于高浓度、剧毒、难降解废水的处理，其处理效率高，选择合适的温度、压力和催化剂，WAO能降解90%以上的有机物，同时，还可去除含硫、含氮等无机物，并能起到杀菌作用。装置从静止到正常运行所需时间很短，氧化速度快、占地少，当COD＞2g/L时，能量可回收。WAO在工程上的不足之处是，需耐中温、耐中压的设备，一次投资大，但其运行费用和管理费用低。

二、试验材料与方法

2本试验采用ZY2A高压反应釜，有效容积为2L。装置如图1所示。

3试验步骤

取水样300mL置于反应釜内，充氧至所需压力，开启电热炉和搅拌器，控制一定的加热速度及搅拌转速，加热至所需温度。

4测试项目

TOC采用日本岛津TOC分析仪，色度采用日本岛津UV2201型紫外可见分光光度仪，COD、BOD5、pH按标准法分析.

三、结果分析与讨论

1温度影响

ARRhEnius在热力学原理基础上建立了反应速率与温度的关系式:k＝AE-E/RT。式中，E为活化能J/mol，k为反应速率常数，A为常数，R为摩尔气体常数(8.314J/mol)，T为热力学温度(k)。由上式可以看出，温度越高反应速率越快。反应速度取决于速率常数和反应物浓度。温度主要影响速率常数，温度升高可以增加氧气的传质速度。在高温下，液体的物理性质也发生变化，例如粘度、密度减少，从而增加氧气的传质速度。因此，对湿式氧化而言，温度是起决定作用的因素。本试验选择温度为160℃，因为中温在工程中是可以实现的。有香料废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

2压力影响

压力的主要作用是保证液相反应，使氧的分压保持在一定范围内，以保证液相中高的溶解氧的浓度。本试验中氧气的分压为0.98mPA，反应的最高压力为30mPA。通过测定反应釜尾气中的气体组分，氧气占总气体的21%，表明初始分压选择合适。

3COD、TOC、色度去除率与时间的关系(见图2)

(1)COD去除率与时间的关系从图2可以看出，湿式氧化前30min去除率较高，表明化学反应速度与COD去除率几乎成线性关系，近似于化学反应一级反应。反应30min后，COD去除率变化较少，说明经30min氧化后生成难氧化的中间产物，用反应动力学来描述化学反应速度与COD去除率之间近似为零级反应。

(2)由于TOC与COD之间存在内在联系，因此TOC与COD之间为一定量比值。TOC的结果与COD变化相似，表明有较好重复性。

(3)由于香料废水的色度主要是由溶性或不溶性的有机物产生的，所以有机物去除，色度随之变化，这一结果亦由图2验证。

4WAO对可生化性的改善后果

香料废水经湿式氧化处理前，BOD5/COD比值为0195，难于生物降解。WAO处理对水样的可生化性具有明显的改善作用。该废水在160℃氧化30min，其BOD5/COD比值为0.419，比原水提高1倍左右。由此可见，难用生物法直接处理的高浓度香料废水，可利用湿式氧化作为预处理，以提高其可生化性。WAO处理后的中间产物主要为低级有机酸、醇、酮等，这一结果可由pH从6.80降低到5.93看出来，它们难以进一步被氧化，但它们很容易被生物降解.

四、结论

1香料废水充氧后反应过程可分为两段，快速段和慢速段。快速段约持续30min，这时COD去除很快。其后为慢速段，COD以较慢的速度降低。

2经30min湿式氧化处理后，香料废水可生化性明显提高，BOD5/COD从0.19５提高到0419。

3湿式氧化法处理香料废水，对色度的去除效果较明显。