催化氧化技术

　　(1)催化湿式氧化

　　催化湿式氧化(Catalytic Wet Air Oxidation，简称CWAO)法是一种治理高浓度难降解有机废水的先进环保技术。在一定的温度、压力和催化剂的作用下，污水中的有机物及氨经空气氧化，分解成CO2、H2O、N2等无害物质及易生化降解有机物。催化湿式氧化法具有净化效率高，流程简单，占地面积小，处理成本低等特点，具有普遍的应用市场。

　　图 催化湿式氧化原理、成套装备及核心催化剂

　　(2)催化过氧化氢氧化

　　催化湿式过氧化氢氧化法(CWPO)以Fenton法为代表，使用的氧化剂H2O2廉价无毒，不仅可以使反应在常温常压下进行，而且其分解产生的羟基自由基(HO·)在酸性条件下具有较高的氧化电位，能在较短时间内氧化绝大多数有机物，降低废水的COD值。当不能彻底将难降解有机物矿化为CO2和H2O时，通常也可将其转化为毒性小且易生物降解的小分子化合物。因此，CWPO技术在难生物降解的中低浓度有机废水处理领域受到了的关注。

　　图 催化过氧化氢氧化催化剂及工艺研发

　　(3)催化臭氧氧化

　　催化臭氧氧化是一项可有效降解有机物的绿色低碳技术，可以有效避免臭氧单独氧化时存在的缺陷，同时在催化过程中形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基(HO·，酸性条件下氧化还原电位2.80 V)，从而降解废水中有机物。

　　图 催化臭氧氧化实验装置

　　(4)电催化氧化

　　电化学氧化法具有所需设备简单，氧化能力强，无二次污染，是一种很有潜力的有机废水处理方法。针对不同水质，可提供阳极电氧化技术、氯离子间接电氧化技术及三维电极技术。

　　图 电催化氧化工艺研发装置

　　盐分离技术

　　蒸发操作被普遍应用于化工、农药、印染、食品、制药等行业。蒸发过程的实质就是水蒸气的形成过程，其原理如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨，而雨是不带咸味的。根据所用能源、设备、流程不同主要可分单效蒸发、多效蒸发、蒸汽压缩蒸发(MVR)等。

　　凡溶液在蒸发器内蒸发时，其所产生的二次蒸汽不再利用，溶液也不再通入第二个蒸发器进行浓缩，即只用一台蒸发器完成蒸发操作，称为单效蒸发。单效蒸发所产生的二次蒸汽不用来使物料进一步蒸发，蒸发时二次蒸汽移除后不再利用，只是单台设备的蒸发。对于单效蒸发，在给定生产任务和确定了操作条件后，通常需要计算水分蒸发量、加热蒸汽消耗量和蒸发器的传热面积。

　　单效蒸发器的特点：

　　1、设备整个加热系统由于蒸汽加热均匀、料液为液膜式流动蒸发，所以具有传热效率高加热时间短等主要特点。如再配置热压泵，更具节能降耗，蒸汽耗量低、冷却水循环量低等优点。

　　2、物料沿管内壁向下加速加压流动蒸发，适应粘度较大的料液蒸发浓缩。

　　3、由于物料在每根管内成膜状蒸发，料液加热时间非常短，所以特别对食品蒸发浓缩非常有利，较大的保存了食品的营养成份。

　　4、蒸发过程在真空作用下，既保证了物料的卫生要求，同时保证了环保要求，同时大大降低了蒸发温度，加上配置热压泵，部份二次蒸汽经热压泵重新吸入与生蒸汽混合，既节约了生蒸汽，同时由于通过热压泵的蒸汽呈喷射雾状进入加热壳体，蒸汽迅速扩散，料液加热温和，所以适合热敏性物料的浓缩。

　　5、设备适用于发泡性物料蒸发浓缩，由于料液在加热管内成膜状蒸发，即形成汽液分离，同时在效体底部，料液大部份即被抽走，只有少部份料液与全部二次蒸汽进入分离器强化分离，料液整过程没有形成太大冲击，避免了泡沫的形成。

　　多效蒸发器就是把多台单效的蒸发器组合起来，组成一个蒸发系统，称多效蒸发器，根据联接形式的不同，可分为顺流式、逆流式和并流式。多效蒸发的特点是利用前效产生的二次蒸汽来推动后一效蒸发器，以节约能耗。通常有双效、三效甚至更多效蒸发系统，但级数越多，控制点也越多，各级的温差推动力也越小，具体情况要根据实际可行性而定。

　　单效与多效蒸发的主要区别是在蒸发过程中，单效蒸发将二次蒸气直接冷凝，而不利用其冷凝热;多效蒸发将二次蒸气引到下一效蒸发器作为加热蒸气，以利用其冷凝热，是一种串联的蒸发操作。所以，采用多效蒸发可以充分利用热能，即通过蒸发过程中，二次蒸发的再利用，以减少生蒸气的消耗，从而提高了蒸发装置的经济性。

　　就多效蒸发器从用途来分，可分为普通多效蒸发系统和强制循环多效蒸发器，强制循环蒸发器是用多台外循环蒸发器的基础上再增加外循环泵，加大物料在蒸发管内的流速，提高传热效果，增加蒸发强度。强制循环蒸发器可用于在蒸发过程中有结晶，且是非热敏性物料的场合。

　　MVR是蒸汽机械再压缩(Mechanical Vapor Recompression)的简称，它是重新利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。

　　在废水处理过程中，通过使用有效节能的MVR蒸发器，把废水蒸发、结晶，然后回用冷凝水和回收有价值的盐，从而达到实现高盐难降解有机废水中有机污染物的有效去除及盐的资源化利用。

　　MVR蒸发系统的主要运行原理(图1)：蒸发产生的低温位二次蒸汽经压缩机压缩，把电能转换成热能，蒸汽的温度、压力与热焓提高，蒸汽重新进入蒸发器的加热室，作为热源将料液维持在沸腾状态，蒸汽本身则冷凝成水。该原理使原本要废弃的蒸汽得到了充分的利用，回收的汽化潜热提高了热效率，因此，除设备启动外，整个蒸发过程中无需新的工业蒸汽。

　　MVR的技术特点

　　作为一种新型节能技术，MVR具有如下技术特点：

　　1.低能耗、低运行费用。理论上，使用MVR蒸发器比传统蒸发设备可节省80%以上的能源;实际上，蒸发1000kg水分所需的能量仅为是传统蒸发器的1/6到1/5(注：当物料不同时，能耗有所改变)，其运行成本也明显降低，一般只有传统蒸发器的35~50%。

　　2.设备紧凑，占地面积小。与多效蒸发相比，可以减少50%以上的占地面积。

　　3.配套公用工程少。MVR的加热室就是蒸汽冷凝器，它无需单独设置蒸汽冷凝器以及庞大的循环冷却水系统，可以节省90%以上的冷却水。

　　4.主要使用电能。除设备启动阶段需要少量工业蒸汽加热外，正常运行过程中只需要清洁型的电能，而无需工业蒸汽。

　　5.运行平稳、自动化程度高。MVR系统通过DCS/PLC、工业计算机与组态软件的形式来控制系统温度、压力与转速等，保持系统蒸发平衡。

　　6.采用单级真空蒸发，蒸发温度低(45~85 ℃ )，特别适用于热敏性物料蒸发的浓缩。

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