催化氧化技術

　　(1)催化濕式氧化

　　催化濕式氧化(Catalytic Wet Air Oxidation，簡稱CWAO)法是一種治理高濃度難降解有機廢水的先進環保技術。在一定的溫度、壓力和催化劑的作用下，污水中的有機物及氨經空氣氧化，分解成CO2、H2O、N2等無害物質及易生化降解有機物。催化濕式氧化法具有凈化效率高，流程簡單，占地面積小，處理成本低等特點，具有普遍的應用市場。

　　圖 催化濕式氧化原理、成套裝備及核心催化劑

　　(2)催化過氧化氫氧化

　　催化濕式過氧化氫氧化法(CWPO)以Fenton法為代表，使用的氧化劑H2O2廉價無毒，不僅可以使反應在常溫常壓下進行，而且其分解產生的羥基自由基(HO·)在酸性條件下具有較高的氧化電位，能在較短時間內氧化絕大多數有機物，降低廢水的COD值。當不能徹底將難降解有機物礦化為CO2和H2O時，通常也可將其轉化為毒性小且易生物降解的小分子化合物。因此，CWPO技術在難生物降解的中低濃度有機廢水處理領域受到了的關注。

　　圖 催化過氧化氫氧化催化劑及工藝研發

　　(3)催化臭氧氧化

　　催化臭氧氧化是一項可有效降解有機物的綠色低碳技術，可以有效避免臭氧單獨氧化時存在的缺陷，同時在催化過程中形成氧化性更強、反應選擇性較低的羥基自由基(HO·，酸性條件下氧化還原電位2.80 V)，從而降解廢水中有機物。

　　圖 催化臭氧氧化實驗裝置

　　(4)電催化氧化

　　電化學氧化法具有所需設備簡單，氧化能力強，無二次污染，是一種很有潛力的有機廢水處理方法。針對不同水質，可提供陽極電氧化技術、氯離子間接電氧化技術及三維電極技術。

　　圖 電催化氧化工藝研發裝置

　　鹽分離技術

　　蒸發操作被普遍應用于化工、農藥、印染、食品、制藥等行業。蒸發過程的實質就是水蒸氣的形成過程，其原理如同海水受熱蒸發形成云，云在一定條件下遇冷形成雨，而雨是不帶咸味的。根據所用能源、設備、流程不同主要可分單效蒸發、多效蒸發、蒸汽壓縮蒸發(MVR)等。

　　凡溶液在蒸發器內蒸發時，其所產生的二次蒸汽不再利用，溶液也不再通入第二個蒸發器進行濃縮，即只用一臺蒸發器完成蒸發操作，稱為單效蒸發。單效蒸發所產生的二次蒸汽不用來使物料進一步蒸發，蒸發時二次蒸汽移除后不再利用，只是單臺設備的蒸發。對于單效蒸發，在給定生產任務和確定了操作條件后，通常需要計算水分蒸發量、加熱蒸汽消耗量和蒸發器的傳熱面積。

　　單效蒸發器的特點：

　　1、設備整個加熱系統由于蒸汽加熱均勻、料液為液膜式流動蒸發，所以具有傳熱效率高加熱時間短等主要特點。如再配置熱壓泵，更具節能降耗，蒸汽耗量低、冷卻水循環量低等優點。

　　2、物料沿管內壁向下加速加壓流動蒸發，適應粘度較大的料液蒸發濃縮。

　　3、由于物料在每根管內成膜狀蒸發，料液加熱時間非常短，所以特別對食品蒸發濃縮非常有利，較大的保存了食品的營養成份。

　　4、蒸發過程在真空作用下，既保證了物料的衛生要求，同時保證了環保要求，同時大大降低了蒸發溫度，加上配置熱壓泵，部份二次蒸汽經熱壓泵重新吸入與生蒸汽混合，既節約了生蒸汽，同時由于通過熱壓泵的蒸汽呈噴射霧狀進入加熱殼體，蒸汽迅速擴散，料液加熱溫和，所以適合熱敏性物料的濃縮。

　　5、設備適用于發泡性物料蒸發濃縮，由于料液在加熱管內成膜狀蒸發，即形成汽液分離，同時在效體底部，料液大部份即被抽走，只有少部份料液與全部二次蒸汽進入分離器強化分離，料液整過程沒有形成太大沖擊，避免了泡沫的形成。

　　多效蒸發器就是把多臺單效的蒸發器組合起來，組成一個蒸發系統，稱多效蒸發器，根據聯接形式的不同，可分為順流式、逆流式和并流式。多效蒸發的特點是利用前效產生的二次蒸汽來推動后一效蒸發器，以節約能耗。通常有雙效、三效甚至更多效蒸發系統，但級數越多，控制點也越多，各級的溫差推動力也越小，具體情況要根據實際可行性而定。

　　單效與多效蒸發的主要區別是在蒸發過程中，單效蒸發將二次蒸氣直接冷凝，而不利用其冷凝熱;多效蒸發將二次蒸氣引到下一效蒸發器作為加熱蒸氣，以利用其冷凝熱，是一種串聯的蒸發操作。所以，采用多效蒸發可以充分利用熱能，即通過蒸發過程中，二次蒸發的再利用，以減少生蒸氣的消耗，從而提高了蒸發裝置的經濟性。

　　就多效蒸發器從用途來分，可分為普通多效蒸發系統和強制循環多效蒸發器，強制循環蒸發器是用多臺外循環蒸發器的基礎上再增加外循環泵，加大物料在蒸發管內的流速，提高傳熱效果，增加蒸發強度。強制循環蒸發器可用于在蒸發過程中有結晶，且是非熱敏性物料的場合。

　　MVR是蒸汽機械再壓縮(Mechanical Vapor Recompression)的簡稱，它是重新利用蒸發系統自身產生的二次蒸汽的能量，從而減少對外界能源的需求的一項節能技術。

　　在廢水處理過程中，通過使用有效節能的MVR蒸發器，把廢水蒸發、結晶，然后回用冷凝水和回收有價值的鹽，從而達到實現高鹽難降解有機廢水中有機污染物的有效去除及鹽的資源化利用。

　　MVR蒸發系統的主要運行原理(圖1)：蒸發產生的低溫位二次蒸汽經壓縮機壓縮，把電能轉換成熱能，蒸汽的溫度、壓力與熱焓提高，蒸汽重新進入蒸發器的加熱室，作為熱源將料液維持在沸騰狀態，蒸汽本身則冷凝成水。該原理使原本要廢棄的蒸汽得到了充分的利用，回收的汽化潛熱提高了熱效率，因此，除設備啟動外，整個蒸發過程中無需新的工業蒸汽。

　　MVR的技術特點

　　作為一種新型節能技術，MVR具有如下技術特點：

　　1.低能耗、低運行費用。理論上，使用MVR蒸發器比傳統蒸發設備可節省80%以上的能源;實際上，蒸發1000kg水分所需的能量僅為是傳統蒸發器的1/6到1/5(注：當物料不同時，能耗有所改變)，其運行成本也明顯降低，一般只有傳統蒸發器的35~50%。

　　2.設備緊湊，占地面積小。與多效蒸發相比，可以減少50%以上的占地面積。

　　3.配套公用工程少。MVR的加熱室就是蒸汽冷凝器，它無需單獨設置蒸汽冷凝器以及龐大的循環冷卻水系統，可以節省90%以上的冷卻水。

　　4.主要使用電能。除設備啟動階段需要少量工業蒸汽加熱外，正常運行過程中只需要清潔型的電能，而無需工業蒸汽。

　　5.運行平穩、自動化程度高。MVR系統通過DCS/PLC、工業計算機與組態軟件的形式來控制系統溫度、壓力與轉速等，保持系統蒸發平衡。

　　6.采用單級真空蒸發，蒸發溫度低(45~85 ℃ )，特別適用于熱敏性物料蒸發的濃縮。

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