湿式氧化法处理活性污泥的原理及应用进展

WAO技术的机理
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，共经历诱导期、增殖期、退化期以 及结束期四个阶段
诱导期：
RH＋O2→ R·＋HOO· 2RH＋O2→ 2R·＋H2O2 增殖期:
（1） （2）湿自式由氧基化反反应应机属理于
R·＋O2→ ROO· ROO·＋RH →ROOH＋R·
（3） （4）
退化期:
ROOH → RO·＋HO·
（5）
ROOH → R·＋RO·＋H2O
（6）
结束期:
R·＋R· → R－R
（7）
ROO·＋R· → ROOR
（8）
ROO·＋ROO· → ROH＋R1COR2＋O2（9）
有机物的湿式氧化反应是通过下列自由基的生成而进 行的
O2 → O·＋O·
湿式氧化法 （WAO）
在高温、高压下，利用氧化剂将废水中的有机物氧化成 二氧化碳和水，从而达到去除污染物的目的 。
适用范围广，处理效率高，极少有二次污染，氧化速率 快，可回收能量及有用物料
高效、稳定的催化剂和催化湿式氧化法和加入更强的氧 化剂（过氧化物）的湿式过氧化物氧化法
很有发展前途的水处理方法
反应速率方程：
m=l ，n=0
t=0时，[c]=[c0]
不同温度下进行的湿式氧化的反应模型有3种：
3
种 基 本 模 式
两 阶 段 一 级 反
应
动
力
学
a)初始慢速引导期接一个快速反应期； b)没有引导期； c)初始快速引导期接慢速反应期
广义动力学模型
模型假设
假设A一B、A一C和B—C的反应均是一级反应， 则在一个理想的釜式反应器中有：
污泥中TN，NH3—N，pH， 碱度随湿式氧化温度的变化
温度对硫变化情况的影响
温度对上清液中硫酸根浓度的影响
压力对湿式氧化的影响
BOD, COD的变化曲线
CODs/COD，BOD／COD变化曲线
污泥中挥发分、污泥消化率随压力的变化
压力对氮、磷、pH、碱度变化情况的影响
污泥中TN，NH3—N，pH， 碱度随氧分压的变化
O·＋H2O→ HO·＋HO· RH＋HO· → R·＋H2O R·＋O2→ ROO源自文库 ROO·＋RH· → R·＋ROOH
首先是形成HO·自由基，然后HO·自由基 与有机物RH反应生成低级羧酸ROOH， ROOH再进一步氧化形成CO2与H2O
为提高自由基引发的繁殖的速度，一种有效的方法是加 入过渡金属化合物 RH＋Mn+ →R·＋M(n-1)+＋H+ ROOH＋Mn+→M(n+1)+ ＋OH- ＋RO·
ROOH＋Mn+→M(n-1)+＋H+＋ROO· 当催化剂M浓度过高时，由于形成下列反应又会抑制氧
化反应速率，这就是反催化作用
ROO·＋M(n-1)→＋ROOM+
湿式氧化工艺
湿式氧化处理剩余污泥的研究
湿式氧化过程中剩余污泥氧化机理分析
(1) O2从气相主体向气、液相界面扩散，并在气液界面处 迅速达到饱和；
压力对硫变化情况的影响
压力对上清液中硫酸根浓度的影响
停留时间对湿式氧化的影响
停留时间对COD 去除情况的影响
停留时间对污泥沉淀性能的影响
优化的湿式氧化条件下， 分别对化工废水剩余 污泥、炼油废水剩余污泥、城市污水剩余污泥 进行了湿式氧化试验
(2) O2从气液界面向液相主体扩散，并达到污泥的表面； (3) 在液相污泥的表面发生化学氧化反应，产生挥发性脂
肪酸、氨基酸、CO2、H2O等物质； (4) 挥发性脂肪酸、氨基酸、CO2等物质扩散进入气液混合
物主体
湿式氧化处理剩余污泥反应动力学研究
试验装置示意
反应动力学模型
两阶段一级反应动力学模型
简写为： t=0时，[A0]=[A]，[B]=[Bo]
反应动力学模型的验证
R2≥0.98
湿式氧化处理剩余污泥的研究
温度
因素
压力
停留时间
温度对有机物去除效果的影响
温度对BOD、COD去除的影响 温度对CODs/COD，BOD/COD 的影响
污泥中挥发分、污泥消化率随湿式氧化温度的变化
温度对氮、磷、pH、碱度变化情况的影响