水氧化法降解高浓度食品废水中COD的实验研究

唐家黎

（大连凯飞化学股份有限公司 辽宁大连 116622）

水氧化法降解高浓度食品废水中COD的实验研究

唐家黎

（大连凯飞化学股份有限公司 辽宁大连 116622）

本文采用超临界水氧化法处理高浓度的食品废水，研究了不同温度、压力、反应时间等因素对高浓度食品废水降解效果的影响。研究结果表明：反应温度，压力和时间都影响高浓度食品废水COD的降解效果，升高温度、增大压力和延长反应时间都将提高废水的处理效果，在相同的反应时间下温度对处理效果的影响要大于反应压力。

超临界水氧化；食品废水；降解

食品工业废水本身无毒性,但含有大量可降解的有机物,废水若不经过处理排入水体会消耗水中大量的溶解氧,造成水体缺氧,使鱼类和水生生物死亡[1]。食品工业废水处理常见工艺流程我国从20世纪80年代开始，已开发出多种有关这类废水的高效、低耗的处理工艺。包括好氧生物处理工艺、厌氧生物处理工艺、稳定塘工艺、光合细菌工艺、土地处理工艺以及上述工艺组合而成的各种各样的工艺。这些方法大多都有目前无法克服的弊端,物理法的不彻底性、化学法的二次污染、生物法的长期性与难控制性都决定了必需寻求一种新的有机废水处理办法来填充传统方法处理领域的空白与不足。

超临界水氧化技术是一种绿色环保的新型水处理技术。当水的状态处于超临界的条件下，用超临界水作为反应介质，有机物质会在超临界液相中发生强烈氧化反应，降解成小分子的物质。这种水处理技术不需繁杂的工艺过程，也不需要额外的容积，绿色环保，处理效率高，在有机废水处理方面具有很大的发展潜力[2]。本文采用超临界水氧化法处理高浓度的食品废水，研究了不同温度、压力、反应时间等因素对高浓度食品废水降解效果的影响。研究结果表明：反应温度，压力和时间都影响高浓度食品废水的降解效果，升高温度、增大压力和延长反应时间都将提高废水的处理效果，在相同的反应时间下温度对处理效果的影响要大于反应压力。

1 实验部分

1.1 实验装置

高温高压连续水氧化实验装置工艺流程图如图1所示，废水、氧化剂及蒸发壁流三股物流经高压计量泵加压预热器预热后进入反应器反应，反应完成后从反应器出口流出进入不锈钢盘管冷却器冷却，然后再进入气液分离器进行分离，气体由气液分离器上方排空，液体及固体析出物从下方排出。由于反应器出口处到分离罐之间的压力变化范围很大，为保持管线的压力稳定，设置了背压阀来进行压力调整。

图1 实验装置工艺流程图

1.2 食品废水处理实验

1.2.1 实验仪器

实验仪器如表1所示。

表1 实验仪器

1.2.2 实验方法

实验时首先配制一定浓度的食品废水作为目标废水，废水的配方如表2。

表2 食品废水的配方

食品废水配制好以后，待系统达到设定温度后按一定体积比与氧化剂(30%过氧化氢)在进料口进行混合，流经加压泵加压到所需压力后再由预热器预热后进入反应器，然后与进入反应器环隙区的蒸发壁流相互混合，最后从反应器下部出口流出，进入气液分离器进行气液分离，在液相出口按不同反应时间进行取样分析。平行实验中先控制压力不变而温度变化来考察温度对食品废水处理效果的影响，后同理控制温度不变而压力变化来考察反应压力对食品废水处理效果的影响，最后结合各组实验结果考察反应时间对食品废水处理效果的影响。

2 结果与讨论

取初始COD浓度为678.33mg/L的食品废水作为目标废水，进料流量2.8L/h，按体积比1:10取30%过氧化氢作氧化剂，控制反应主反应区压力为22.5MPa，调整反应温度分别为374℃、382℃、390℃对食品废水进行降解。表3为不同温度下反应后产物的COD浓度和去除率，图1为对应的COD降解的趋势图。由实验结果可以看出在同一反应时间下，随着反应温度的升高，食品废水中的COD的去除率升高，降解效果变好。同时也可以理解为温度越高，达到理想降解效果所需要的时间越短。

表3 不同温度下反应后产物的COD对应的浓度和去除率

图1 不同温度下COD降解趋势图

3 结语

本论文采用连续式蒸发壁式超临界水氧化反应装置，考察了超临界水氧化法降解高浓度食品废水过程中的温度、反应时间对降解效果的影响；同时考察了不同浓度COD的食品废水对降解效果的影响。结果表明：在同一反应时间下，随着反应温度的升高，食品废水中的COD的去除率升高，处理效果越好。本实验研究对SCWO法处理有机废水的高效化和实现其工业化应用有较大的现实意义和参考价值。

[1]夏永红,夏禹,刘清慧.浅谈食品工业废水处理[J].现代化农业,2009,363(10):18-20.

[2]马承愚,李丹,李艳华,王蓓.超临界水氧化技术与开发污染物资源的研究[J].应用化工,2006,35(3):223-224.

[3]鞠美庭,冯成武.连续式超临界水氧化装置处理苯酚溶液的动力学讨论[J].水处理技术,2000,26(2):105-109.

唐家黎（1962-），男，化工工程师，从事危险化学品生产和环境保护等方面的管理和研究工作。