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。該技術通常將污泥置于密閉反應器中，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化為無機物。以下是對污泥濕式氧化工藝的詳細解析：
一、工藝原理
污泥濕式氧化過程復雜，主要包括兩個主要步驟：
- 氧的傳質過程：空氣中的氧從氣相向液相的傳質。
- 化學反應過程：溶解氧與污泥中的基質（即有機物）發(fā)生化學反應，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：反應在密閉容器內進行，能夠達到完全殺菌的效果。
- 無臭：由于反應在密閉系統(tǒng)中進行，因此不會產生臭味。
- 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行：
- 溫度：一般需要在200~300℃的高溫條件下進行，以確保有機物能夠充分氧化。
- 壓力：反應需要在高壓下進行，通常壓力在100kg/cm²左右。高壓條件有助于增加反應系統(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：
- 污泥預處理：將污泥進行初步處理，如調節(jié)pH值、去除雜質等。
- 送入反應器：將預處理后的污泥和一定比例的空氣或氧氣連續(xù)送入密閉的反應器中。
- 氧化反應：在反應器中，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，產生二氧化碳、氮和蒸汽等產物。
- 固液分離：反應結束后，對混合物進行固液分離，得到處理后的污泥和分離液。
- 后續(xù)處理：對分離液進行進一步處理，如生物處理、化學處理等，以達到排放標準。
五、發(fā)展趨勢
隨著技術的不斷進步，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：
- 應用極端反應條件：即超（近）臨界濕式氧化。這種工藝在更高的溫度和壓力下進行，能夠更徹底地氧化污泥中的有機物，但設備投入和操作技術要求也更高。
- 應用催化劑：催化濕式氧化技術通過引入催化劑來降低反應所需的溫度和壓力條件，提高反應速率和效率。然而，催化劑的價格昂貴且易失活，因此在實際應用中仍需進一步研究和改進。
六、優(yōu)缺點
優(yōu)點：
- 處理效果好，有機物去除率高。
- 適應性強，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：
- 設備投資成本高。
- 需要高壓高溫環(huán)境，操作復雜。
- 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，但在實際應用中仍需考慮其設備投資成本和操作復雜性等因素。
污泥濕式氧化工藝
01濕式氧化的處理指標——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。由于必須保證在液相中進行，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”。因此反應溫度高，壓力也相應要高。
反應溫度低于200℃時，反應速率緩慢，反應時間再長，氧化度也不會提高。反應溫度為230～374℃時，反應時間約1h即可達到氧化平衡，繼續(xù)延長反應時間，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，可以由反應器夾套回收熱量（蒸汽）發(fā)電，但設備費用高。
2）中溫、中壓氧化法
反應溫度為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
反應溫度為200～220℃，反應壓力為1.5～3MPa，氧化度低于30%，設備費更低，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，從沉淀物中轉移到污泥上清液，經濕式氧化后，滅菌率高，污泥脫水性能極佳。
從20世紀60年代美國出現(xiàn)工業(yè)化應用以來，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70%～80%，不溶性揮發(fā)固體的去除率可達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，可達到完全殺菌；c.反應在密閉的容器內進行，無臭，管理自動化；d.反應時間短，僅約1h，好氧與厭氧微生物難以在短時間內降解的物質如吡啶、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（一套濕式氧化設備的噪聲總強度相當于70～90個高音喇叭）；c.熱交換器、反應塔必須經常除垢，前者每個月用5%硝酸清洗1次，后者每年清洗1次；d.反應物料在高壓氧化過程中，產生的有機酸與無機酸，對反應器壁有腐蝕作用；e.需要有一套氣體的脫臭裝置。
