污泥濕式氧化工藝是一種利用濕式氧化法來處理污泥的技術(shù)。該技術(shù)通常將污泥置于密閉反應(yīng)器中，在高溫、高壓條件下通入空氣或氧氣作為氧化劑，使污泥中的有機物通過水解、裂解和氧化等過程轉(zhuǎn)化為無機物。以下是對污泥濕式氧化工藝的詳細(xì)解析：
一、工藝原理
污泥濕式氧化過程復(fù)雜，主要包括兩個主要步驟：
- 氧的傳質(zhì)過程：空氣中的氧從氣相向液相的傳質(zhì)。
- 化學(xué)反應(yīng)過程：溶解氧與污泥中的基質(zhì)（即有機物）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其氧化分解。
二、工藝特點
- 高效性：濕式氧化法能夠氧化污泥中80%~90%的有機物，因此也被稱為部分焚燒或濕式焚燒。
- 適應(yīng)性強：對于難生物降解的有機物，濕式氧化法也能有效處理。
- 殺菌徹底：反應(yīng)在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，能夠達(dá)到完全殺菌的效果。
- 無臭：由于反應(yīng)在密閉系統(tǒng)中進(jìn)行，因此不會產(chǎn)生臭味。
- 殘渣量少：處理后的殘渣量僅為原污泥的1%以下，且脫水性能好。
- 環(huán)境友好：處理后的分離液中氨氮含量高，有利于后續(xù)的生物處理。
三、工藝條件
污泥濕式氧化工藝需要在特定的溫度和壓力條件下進(jìn)行：
- 溫度：一般需要在200~300℃的高溫條件下進(jìn)行，以確保有機物能夠充分氧化。
- 壓力：反應(yīng)需要在高壓下進(jìn)行，通常壓力在100kg/cm²左右。高壓條件有助于增加反應(yīng)系統(tǒng)中的氧含量，提高有機物的氧化速度，并限制液相的蒸發(fā)。
四、工藝流程
污泥濕式氧化工藝的基本流程包括：
- 污泥預(yù)處理：將污泥進(jìn)行初步處理，如調(diào)節(jié)pH值、去除雜質(zhì)等。
- 送入反應(yīng)器：將預(yù)處理后的污泥和一定比例的空氣或氧氣連續(xù)送入密閉的反應(yīng)器中。
- 氧化反應(yīng)：在反應(yīng)器中，污泥中的有機物在高溫高壓條件下與氧氣發(fā)生強烈的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳、氮和蒸汽等產(chǎn)物。
- 固液分離：反應(yīng)結(jié)束后，對混合物進(jìn)行固液分離，得到處理后的污泥和分離液。
- 后續(xù)處理：對分離液進(jìn)行進(jìn)一步處理，如生物處理、化學(xué)處理等，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
五、發(fā)展趨勢
隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，污泥濕式氧化工藝也在不斷發(fā)展。目前，該工藝有向兩個不同方向發(fā)展的趨勢：
- 應(yīng)用極端反應(yīng)條件：即超（近）臨界濕式氧化。這種工藝在更高的溫度和壓力下進(jìn)行，能夠更徹底地氧化污泥中的有機物，但設(shè)備投入和操作技術(shù)要求也更高。
- 應(yīng)用催化劑：催化濕式氧化技術(shù)通過引入催化劑來降低反應(yīng)所需的溫度和壓力條件，提高反應(yīng)速率和效率。然而，催化劑的價格昂貴且易失活，因此在實際應(yīng)用中仍需進(jìn)一步研究和改進(jìn)。
六、優(yōu)缺點
優(yōu)點：
- 處理效果好，有機物去除率高。
- 適應(yīng)性強，能處理難生物降解的有機物。
- 殺菌徹底，無臭。
- 殘渣量少，脫水性能好。
缺點：
- 設(shè)備投資成本高。
- 需要高壓高溫環(huán)境，操作復(fù)雜。
- 催化劑要求高且易失活。
綜上所述，污泥濕式氧化工藝是一種高效、環(huán)保的污泥處理技術(shù)，但在實際應(yīng)用中仍需考慮其設(shè)備投資成本和操作復(fù)雜性等因素。
污泥濕式氧化工藝
01濕式氧化的處理指標(biāo)——氧化度
濕式氧化對污泥中所含有機物及還原性無機物的去除效果，用氧化度表示：氧化度=［（濕式氧化前的COD值-濕式氧化后的COD值）/濕式氧化前的COD值］×100%
02濕式氧化的反應(yīng)溫度、壓力與時間
在1atm下，水的沸點是100℃，要氧化有機物是不可能的。濕式氧化必須在高溫、高壓下進(jìn)行，所用的氧化劑為空氣中的氧氣或純氧、富氧空氣。
濕式氧化濕式氧化是在高溫、高壓下，以壓縮空氣作為氧化劑，氧化污泥中的有機物及還原性物質(zhì)。由于必須保證在液相中進(jìn)行，溫度高則氧化速度快，氧化度也高，但若壓力不隨之增加，使大量氧化反應(yīng)熱被消耗于蒸發(fā)水蒸氣，造成液相固化（即水分被全部蒸發(fā)），無法保持“濕式”。因此反應(yīng)溫度高，壓力也相應(yīng)要高。
反應(yīng)溫度低于200℃時，反應(yīng)速率緩慢，反應(yīng)時間再長，氧化度也不會提高。反應(yīng)溫度為230～374℃時，反應(yīng)時間約1h即可達(dá)到氧化平衡，繼續(xù)延長反應(yīng)時間，氧化度幾乎不再增加。
03濕式氧化工藝的分類
根據(jù)濕式氧化所要求的氧化度、反應(yīng)溫度及壓力的不同，濕式氧化可分為以下3種。
濕式氧化1）高溫、高壓氧化法
反應(yīng)溫度為280℃，壓力為10.5～12MPa，氧化度為70%～80%，氧化后殘渣量很少，氧化分離液的BOD5為4000～5500mg/L，COD為8000～9500mg/L，NH3-N為1400～2000mg/L，氧化放熱量大，可以由反應(yīng)器夾套回收熱量（蒸汽）發(fā)電，但設(shè)備費用高。
2）中溫、中壓氧化法
反應(yīng)溫度為230～250℃，壓力為4.5～8.5MPa，氧化度為30%～40%，不需要輔助燃料，設(shè)備費較低，但氧化分離液的濃度高，BOD5為7000～8000mg/L。
3）低溫、低壓氧化法
反應(yīng)溫度為200～220℃，反應(yīng)壓力為1.5～3MPa，氧化度低于30%，設(shè)備費更低，需要輔助燃料，殘渣量多，氧化分離液BOD5高。
04濕式氧化的應(yīng)用特性
濕式氧化包括水解、裂解和氧化等過程。在污泥濕式氧化過程中污泥中部分有機物被氧化，從沉淀物中轉(zhuǎn)移到污泥上清液，經(jīng)濕式氧化后，滅菌率高，污泥脫水性能極佳。
從20世紀(jì)60年代美國出現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用以來，截至1979年，世界各地共建造了200多座采用濕式氧化工藝的污水和污泥處理廠。城市污水廠剩余污泥通過濕式氧化處理，COD去除率可達(dá)70%～80%，不溶性揮發(fā)固體的去除率可達(dá)80%～90%，處理溫度250～300℃。
濕式氧化濕式氧化優(yōu)點主要有：a.適應(yīng)性強，難生物降解有機物可被氧化；b.具有良好的滅菌效果，可達(dá)到完全殺菌；c.反應(yīng)在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行，無臭，管理自動化；d.反應(yīng)時間短，僅約1h，好氧與厭氧微生物難以在短時間內(nèi)降解的物質(zhì)如吡啶、苯類、纖維、乙烯類、橡膠制品等，都可被炭化；e.殘渣量少，僅為原污泥的1%以下，脫水性能好，分離液中NH3-N含量高，有利于生物處理。
濕式氧化缺點主要有：a.設(shè)備需用耐壓不銹鋼制造，造價昂貴，需要專門的高壓作業(yè)人員管理；b.高壓泵與空壓機電耗大，噪聲大（一套濕式氧化設(shè)備的噪聲總強度相當(dāng)于70～90個高音喇叭）；c.熱交換器、反應(yīng)塔必須經(jīng)常除垢，前者每個月用5%硝酸清洗1次，后者每年清洗1次；d.反應(yīng)物料在高壓氧化過程中，產(chǎn)生的有機酸與無機酸，對反應(yīng)器壁有腐蝕作用；e.需要有一套氣體的脫臭裝置。
