_超临界水氧化处理橡胶废水的实验研究

HighThermalConductivity[J].Ind.Eng.Chem.Res.2005,44,30-40.［3］JinwenChena,HongYang,Mathematicalmodelingofmonolithcatalystsandreactorsforgasphasereactions[J].AppliedCatalysisA:General345(2008)1-11［4］何小荣，朱家义，胡晓丽，等，焙烧温度对Al2O3载体及Pd/Al2O3催化剂性能的影响[J].石化技术与应用，2009，27(3)：233-237.［5］LandongLi,BinXue,Directsynthesisofzeolitecoatingsoncordieritesupportsbyinsituhydrothermalmethod[J].AppliedCatalysisA:General2005:312-321.［6］A.Nijhuis,A.E.W.Beers,T.Vergunstetal,Preparationofmonolithiccatalysts[J].CatalysisReviews,2001,43:345-380.1.1原水水质实验用水为天津市某橡胶厂生产废水，水质指标为：pH6.7；COD：1760mg/L；氨氮：90mg/L；硫含量160mg/L。1.2实验装置实验采用的超临界水氧化设备，不绣钢机架，设备布置合理，适宜操作，其工艺流程如图1所示。1.3实验方法向气体预热器内注入去离子水，开启氧气瓶阀门，氧气由钢瓶减压阀减压后经过气体增压泵进入预热器与去离子水混合预热。在高压柱塞泵的动力作用下，将废水打入预热器进行预热。在高压柱塞泵和气体增压泵同时作用下，预热后的废水和氧气一起被送入反应器。反应物在反应器内被高温氧气氧化，然后进入换热器冷却。冷却后，气液混合物经过降压、气液分离，出水排出。2结果与讨论采用超临界水氧化设备降解有机污染物，温度380~580℃、压力22~30MPa进行正交试验，考察有机物的超临界水氧化降解效果。分别讨论了反应温度、压力、停留时间和氧气浓度等因素对COD、氨氮和硫去除率的影响，确定最佳工艺条件。2.1温度的影响温度对超临界水氧化有机物反应的影响体现在两个方面，在其它影响因素一定的条件下，升高温度，反应速率常数会以指数的速度增大，使反应速率加快；但在温度升高的同时，反应物的密度又会降低，导致反应速率降低。因此，在不同的温度范围内，这两种效应对反应速率的影响程度也不相同。选择实验温度380~580℃，考察了COD去除率、氨氮去除率以及硫去除率随温度变化的情况，结果如图2、3、4所示。2.1.1温度对COD去除率的影响由图2可以看出，一定压力下，升高反应温度，COD去除率明显提高。压力一定时，影响有机物去除率的因素主要有反应温度、反应物浓度（有机物浓度和氧气浓度）和停留时间。升高温度，超临界水的密度会减小，即造成反应物的浓度降低，同时在反应器里停留的时间也会相应地缩短[3]。反应物浓度的降低和反应时间的缩短都会使反应进度变小，这两种情况都不利于有机物的氧化降解。然而在此条件下，COD去除率却大大地提高，在此认为温度大于530℃时，所有影响因素中，温度对反应的影响占主导作用，高温的环境使得反应物活化分子的比例大大提高，故在较短的时间内能将绝大部分有机物氧化降解。2.1.2温度对氨氮去除率的影响如图3所示，温度对氨氮去除率的影响也非常明显，压力在22~24MPa时，升高温度，氨氮去除率的增幅较小。压力大于26MPa时升温，对氨氮的降解有明显的提升作用。2.1.3温度对硫去除率的影响由图4可以看出，一定压力条件下，随着反应温度的升高，硫的去除率明显提高。当温度由530℃升高到580℃时，硫的去除率稍微下降，这是由于温度的升高造成超临界水溶液密度降低，同时也导致停留时间减少，从而使得反应进度变小。2.1.4小结温度对COD、氨氮和硫去除率的影响如下：（1）图1实验艺流程图图2温度对COD去除率的影响图3温度对氨氮去除率的影响侯霙等：超临界水氧化处理橡胶废水的实验研究第30卷第5期反应温度/℃氧气比为4、停留时间8~67sCOD降解率/%反应温度/℃氧气比为4、停留时间8~67s氨氮降解率/%45温度升高，对提升有机物去除率有明显促进作用，即随着温度的升高，COD去除率增加。（2）对氨氮去除率的影响主要是从430℃升高至530℃时增加明显。由于氨氮的去除率不是很高，氮的降解有可能是有机物进一步氧化降解的控制步骤。（3）对硫去除率的影响是当达到530℃时，硫的降解变得非常容易，26MPa时可完全降解。综上，温度对废水有机物的氧化降解影响显著，随着温度的升高，有机物的氧化去除率越大。但单纯通过升高温度来增加