濕式氧化

濕式氧化技術（Wet Air Oxidation）簡稱 WAO，是一種新型的有機廢水的處理方法。該方法要求在高溫高壓的條件下，用氧氣作為氧化劑，在液相中將有機污染物氧化成低毒或無毒物質的過程。WAO工藝最初由美國的Zimmermann在 1944年研究提出，並取得了多項專利，故也稱齊默爾曼法。從原理上說，在高溫、高壓條件下進行的濕式氧化反應可分為受氧的傳質控制和受反應動力學控制兩個階段，而溫度是全WAO過程的關鍵影響因素。溫度越高，化學反應速率越快。另外溫度的升高還可以增加氧氣的傳質速度，減小液體粘度。壓力的主要作用是保證液相反應，使氧的分壓保持在一定的範圍內，以保證液相中較高的溶解氧濃度。1958年，首次採用WAO處理造紙黑液，處理后廢水的COD去除率達90%以上。到目前為止，世界上已200多套WAO裝置應用於石化廢鹼液、烯烴生產洗滌液、丙烯腈生產廢水及農藥生產等工業廢水的處理廢水等。但WAO在實際應用中仍存在一定的局限性，例如WAO反應需要在高溫、高壓下進行，需要反應器材料具有耐高溫、高壓及耐腐蝕的能力，所以設備投資較大；另外對於低濃度大流量的廢水則不經濟。為了提高處理效率和降低處理費用，20世紀70年代衍生了以WAO為基礎的，使用高效、穩定的催化劑的濕式氧化技術，即催化濕式氧化技術，簡稱CWAO。

目前的研究結果普遍認為，濕式氧化反應是自由基反應，反應分為鏈的引發、鏈的發展或傳遞、鏈的終止三個階段。

(1)鏈的引發；濕式氧化過程中鏈的引發是指由反應物分子生成自由基的過程。在這個過程中，氧通過熱反應產生HO，如下：

RH + O→ R· + HOO· (RH為有機物)

2RH + O→ 2R· + HO

HO+ M → 2OH· (M為催化劑)

(2)鏈的發展或傳遞；自由基與分子相互作用，交替進行使自由基數量迅速增加的過程。

RH + ·OH → R· + HO

R· + O→ ROO·

ROO· + RH → ROOH + R·

(3)鏈的中止；若自由基之間相互膨脹生成穩定的分子，則鏈的增長過程將中斷。

R· + R· → R-R

ROO· + R· → ROOR

ROO· + ROO· + HO → ROOH + ROH + O

常見工業化規模的濕式氧化工藝流程如圖所示。待處理的廢水經高壓泵增壓在熱交換器內被加熱到反應所需的溫度，然後進入反應器；同時空氣或純氧經空壓機壓入反應器內。在反應器內，廢水中的可氧化的污染物被氧氣氧化。反應產物排出反應器后，先進入熱交換器，被冷卻的同時加熱了原水；然後，反應產物進入氣液分離器，氣相（主要為N、CO和少量未反應的低分子有機物）和液相分離後分別排出。

濕式氧化工藝的顯著特點是處理的有機物範圍廣、效果好，反應時間短、反應器容積小，幾乎沒有二次污染，可回收有用物質和能量。濕式氧化發展的主要制約因素是設備要求高、一次性投資大。

自20世紀70年代以來，濕式空氣氧化法在國外得到廣泛應用，目前全世界約有200餘套WAO裝置，其中日本有50餘套，主要用於污泥和工業廢水處理。國外幾套WAO裝置的基本情況見表1。