唐家黎

（大連凱飛化學(xué)股份有限公司 遼寧大連 116622）

水氧化法降解高濃度食品廢水中COD的實(shí)驗(yàn)研究

唐家黎

（大連凱飛化學(xué)股份有限公司 遼寧大連 116622）

本文采用超臨界水氧化法處理高濃度的食品廢水，研究了不同溫度、壓力、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)高濃度食品廢水降解效果的影響。研究結(jié)果表明：反應(yīng)溫度，壓力和時(shí)間都影響高濃度食品廢水COD的降解效果，升高溫度、增大壓力和延長反應(yīng)時(shí)間都將提高廢水的處理效果，在相同的反應(yīng)時(shí)間下溫度對(duì)處理效果的影響要大于反應(yīng)壓力。

超臨界水氧化；食品廢水；降解

食品工業(yè)廢水本身無毒性,但含有大量可降解的有機(jī)物,廢水若不經(jīng)過處理排入水體會(huì)消耗水中大量的溶解氧,造成水體缺氧,使魚類和水生生物死亡[1]。食品工業(yè)廢水處理常見工藝流程我國從20世紀(jì)80年代開始，已開發(fā)出多種有關(guān)這類廢水的高效、低耗的處理工藝。包括好氧生物處理工藝、厭氧生物處理工藝、穩(wěn)定塘工藝、光合細(xì)菌工藝、土地處理工藝以及上述工藝組合而成的各種各樣的工藝。這些方法大多都有目前無法克服的弊端,物理法的不徹底性、化學(xué)法的二次污染、生物法的長期性與難控制性都決定了必需尋求一種新的有機(jī)廢水處理辦法來填充傳統(tǒng)方法處理領(lǐng)域的空白與不足。

超臨界水氧化技術(shù)是一種綠色環(huán)保的新型水處理技術(shù)。當(dāng)水的狀態(tài)處于超臨界的條件下，用超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)，有機(jī)物質(zhì)會(huì)在超臨界液相中發(fā)生強(qiáng)烈氧化反應(yīng)，降解成小分子的物質(zhì)。這種水處理技術(shù)不需繁雜的工藝過程，也不需要額外的容積，綠色環(huán)保，處理效率高，在有機(jī)廢水處理方面具有很大的發(fā)展?jié)摿2]。本文采用超臨界水氧化法處理高濃度的食品廢水，研究了不同溫度、壓力、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)高濃度食品廢水降解效果的影響。研究結(jié)果表明：反應(yīng)溫度，壓力和時(shí)間都影響高濃度食品廢水的降解效果，升高溫度、增大壓力和延長反應(yīng)時(shí)間都將提高廢水的處理效果，在相同的反應(yīng)時(shí)間下溫度對(duì)處理效果的影響要大于反應(yīng)壓力。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

高溫高壓連續(xù)水氧化實(shí)驗(yàn)裝置工藝流程圖如圖1所示，廢水、氧化劑及蒸發(fā)壁流三股物流經(jīng)高壓計(jì)量泵加壓預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)完成后從反應(yīng)器出口流出進(jìn)入不銹鋼盤管冷卻器冷卻，然后再進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行分離，氣體由氣液分離器上方排空，液體及固體析出物從下方排出。由于反應(yīng)器出口處到分離罐之間的壓力變化范圍很大，為保持管線的壓力穩(wěn)定，設(shè)置了背壓閥來進(jìn)行壓力調(diào)整。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置工藝流程圖

1.2 食品廢水處理實(shí)驗(yàn)

1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)儀器如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)時(shí)首先配制一定濃度的食品廢水作為目標(biāo)廢水，廢水的配方如表2。

表2 食品廢水的配方

食品廢水配制好以后，待系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定溫度后按一定體積比與氧化劑(30%過氧化氫)在進(jìn)料口進(jìn)行混合，流經(jīng)加壓泵加壓到所需壓力后再由預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器，然后與進(jìn)入反應(yīng)器環(huán)隙區(qū)的蒸發(fā)壁流相互混合，最后從反應(yīng)器下部出口流出，進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，在液相出口按不同反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行取樣分析。平行實(shí)驗(yàn)中先控制壓力不變而溫度變化來考察溫度對(duì)食品廢水處理效果的影響，后同理控制溫度不變而壓力變化來考察反應(yīng)壓力對(duì)食品廢水處理效果的影響，最后結(jié)合各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)食品廢水處理效果的影響。

2 結(jié)果與討論

取初始COD濃度為678.33mg/L的食品廢水作為目標(biāo)廢水，進(jìn)料流量2.8L/h，按體積比1:10取30%過氧化氫作氧化劑，控制反應(yīng)主反應(yīng)區(qū)壓力為22.5MPa，調(diào)整反應(yīng)溫度分別為374℃、382℃、390℃對(duì)食品廢水進(jìn)行降解。表3為不同溫度下反應(yīng)后產(chǎn)物的COD濃度和去除率，圖1為對(duì)應(yīng)的COD降解的趨勢(shì)圖。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出在同一反應(yīng)時(shí)間下，隨著反應(yīng)溫度的升高，食品廢水中的COD的去除率升高，降解效果變好。同時(shí)也可以理解為溫度越高，達(dá)到理想降解效果所需要的時(shí)間越短。

表3 不同溫度下反應(yīng)后產(chǎn)物的COD對(duì)應(yīng)的濃度和去除率

圖1 不同溫度下COD降解趨勢(shì)圖

3 結(jié)語

本論文采用連續(xù)式蒸發(fā)壁式超臨界水氧化反應(yīng)裝置，考察了超臨界水氧化法降解高濃度食品廢水過程中的溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)降解效果的影響；同時(shí)考察了不同濃度COD的食品廢水對(duì)降解效果的影響。結(jié)果表明：在同一反應(yīng)時(shí)間下，隨著反應(yīng)溫度的升高，食品廢水中的COD的去除率升高，處理效果越好。本實(shí)驗(yàn)研究對(duì)SCWO法處理有機(jī)廢水的高效化和實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化應(yīng)用有較大的現(xiàn)實(shí)意義和參考價(jià)值。

[1]夏永紅,夏禹,劉清慧.淺談食品工業(yè)廢水處理[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2009,363(10):18-20.

[2]馬承愚,李丹,李艷華,王蓓.超臨界水氧化技術(shù)與開發(fā)污染物資源的研究[J].應(yīng)用化工,2006,35(3):223-224.

[3]鞠美庭,馮成武.連續(xù)式超臨界水氧化裝置處理苯酚溶液的動(dòng)力學(xué)討論[J].水處理技術(shù),2000,26(2):105-109.

唐家黎（1962-），男，化工工程師，從事危險(xiǎn)化學(xué)品生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等方面的管理和研究工作。