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江苏瑞达环保科技有限公司

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瑞达科技—HiPrOBuC催化湿式氧化技术介绍

2021-10-26 08:52:55

坚持“以科技与创新改善环境”的理念,江苏瑞达环保科技有限公司力求突破高难废水处理的技术瓶颈,通过整合行业资源,加强专业人才引进培养,基于“江苏省高盐有机废水处理工程技术研究中心”平台,打造了一批专项技术开发团队。经过大量的小试、中试实验及行业专家论证,赵炯工程师团队成功完成了针对高难废水处理的HiPrOBuCTM催化湿式氧化技术。

赵炯先生本科毕业于郑州大学,研究生毕业于天津大学,他具有多年化工、环保工程技术研发、设计和生产经验,目前在我公司水处理事业部担任总工程师。他所带领的团队主要为我公司从事催化湿式氧化技术、高级氧化技术和气液强化传质反应技术的开发工作,团队其他成员还包括邓明星、姚丹等。
在这个阳光明媚的日子里,水处理事业部设计室主管方达作为主持人,采访了HiPrOBuCTM催化湿式氧化技术团队产品经理赵炯先生。



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图 1 HiPrOBuCTM催化湿式氧化技术团队产品经理赵炯先生和水处理事业部设计室主管方达先生

1. HiPrOBuCTM催化湿式氧化技术开发的原因与背景
方达:赵总工,请问您对现有高难废水的处理技术有何看法? 
赵炯:随着我国经济的迅猛发展,环境问题也日益凸显,尤其是高浓度难降解工业废水的污染源日益增多,带来了严重的水污染问题。江苏瑞达环保科技有限公司力求突破高难废水的处理瓶颈,整合行业资源,基于“江苏省高盐有机废水处理工程技术研究中心”平台,我们开发了HiPrOBuCTM催化湿式氧化技术。该技术是处理难降解废水的有效方法,可以安全、高效、更经济地解决医药、农药、染料和煤化工等行业难降解废水的处理难题。
2. 催化湿式氧化的技术原理
方达:催化湿式氧化技术的原理是什么?
赵炯:湿式氧化技术(Wet Air Oxidation)简称 WAO,WAO工艺最初由美国的Zimmermann在 1944年研究提出,故也称齐默尔曼法。该方法要求在高温高压的条件下,用氧气作为氧化剂,在液相中将有机污染物氧化分解成CO2、H2O及N2等无害物质,达到净化的目的。是处理高浓度 、有毒、有害、生物难降解废水的有效手段。
为了提高处理效率和降低处理费用,20世纪70年代衍生了以WAO为基础的,使用高效、稳定的催化剂的湿式氧化技术,即催化湿式氧化技术,简称CWAO。催化剂主要选择过渡金属、贵金属、稀土金属氧化物及盐类为活性成分。催化湿式氧化法由于采用了氧化催化剂,可在较湿式空气氧化法更加温和的操作条件下,达到更高的处理效率,从而可大大降低投资和运行的费用,被认为是一种有广泛工业应用前景的废水处理新技术。
催化湿式氧化是自由基反应,分为链的引发、链的发展传递、链的终止三个阶段。链的引发是指由在催化剂作用下反应物分子生成自由基的过程;链的发展传递指自由基与分子相互作用,使自由基数量迅速增加;链的终止指自由基之间相互碰撞生成稳定的分子,链的增长过程将中断。
3. 催化湿式氧化技术相比于其他高级氧化技术的优势
方达:相比于其他高级氧化技术,我们开发的催化湿式氧化技术的优势是什么?
赵炯:传统的高级氧化技术仅适合中低浓度有机废水(COD<10000mg/L),且基本都需要消耗大量的化学药剂,对多数废水矿化度低。湿式氧化/催化湿式氧化技术具有的技术优势:
1. 工艺安全:无危险反应工艺,CWAO装置全过程DCS集成与控制,反应温度及反应压力可控。 
2. 处理效率高: 可使多数有机废水COD去除达80%以上,且出水可生化性得到较大提高。 
3. 装置占地面积小: 装置占地面积较小,120 m3/d装置占地面积为400 m2左右。 
4. 能耗低、处理费用省:处理过程可实现热量回收,节能效果明显;基本没有额外的药剂费用。 而其它一些高级氧化技术(如Fenton)药剂费用和处理费用都较高。
5. 适用范围广: 适用于治理染料、农药、医药、化工等工业中含高COD废水、生化性差的各种有机废水。 
6. 二次污染低:反应过程中没有NOx、SO2和HCl等有害气体产生,因而在现有的有机废水处理工艺中,CWAO对大气造成的污染最低。
4. 瑞达科技HiPrOBuCTM催化湿式氧化技术的独到优势
方达:我们还想进一步了解,我们开发的HiPrOBuC技术和其他催化湿式氧化技术的优势在哪里?
赵炯:针对高浓度难降解废水,我公司组建了技术攻关团队,已经开展了近两年的研发工作。团队成员均具有化工研发和项目开发经验,多人具备丰富的催化湿式氧化项目从业经验。经过大量的实验研究和模拟计算,我公司团队开发出了的湿式氧化技术的工艺包。对该工艺命名为High Pressure Oxidation Bubble Column,HiPrOBuC工艺,并已通过专利公司注册商标。

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图 2 HiPrOBuCTM催化湿式氧化工艺流程图


我们在工艺优化、设备改良和催化开发方面得了相关技术优势,使催化湿式氧化工程更高效,更省投资。

在工艺方面:

1、利用化工专用软件对工艺及能耗做精细计算,更专业、更优化、更节能;

2、技术集成:瑞达科技掌握丰富的工业废水处理技术,为催化湿式氧化提供预处理和后续的蒸发除盐、盐分离、生化技术。根据废水原水情况,全方位设计多种预处理工艺,除硬、混凝沉淀和精密过滤等,杜绝结垢堵塞和腐蚀;

3、根据高浓度废水的氧化放热情况,开发出双塔分级反应流程,不超温,更安全效率高;

4、开发出多种换热器组合流程和特殊的配管方式,更适合高温高压下气液换热,列管不干管,更安全,传热效率高。解决了业内项目中因列管干烧,局部高温而损坏的问题。

5、工艺布局更合理,占地面积省。

在设备方面:

1、对传统氧化塔反应器内件改造,气体分布更优化,氧化反应效率更高,达到95%以上。

2、针对废水中有机物分段氧化反应特性,开发双梯度氧化反应器,在反应器不同高度位置装填高效发布或不同催化剂,催化剂使用量更省,使用寿命更长,成本更低。

3、对高温高压下双相流换热器深入研究,使液体进入每一根换热管,杜绝局部过热损坏列管。增加湍动,提高换热效率。

4、针对高盐的严重腐蚀问题,完成大量的材料腐蚀试验,选材更合理,投资更省10-20%。

在催化开发方面:

我们开发出钌系为主的多种体系催化剂,包括具有较高的催化活性的贵金属催化剂和经济适用的过渡金属催化剂,对废水COD去除率高达96%,氧化后废水的可生化性B/C提高到0.3-0.8。并针对污水中各种结构不同的有机物,通过实验对催化剂进行精确筛选。

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图 3 HiPrOBuC 装置模型图

① 原水罐;② 余热回收器;③ 导热油进料加热器;④ HiPrOBuCTM催化湿式氧化塔;⑤ 尾冷器;⑥ 气液分离器;⑦ 产水罐;⑧ 高位油罐;⑨ 导热油储罐;⑩ 废气洗涤塔。

5. 业主朋友们关心的一些问题

方达:赵总工,感谢您对HiPrOBuC催化湿式氧化技术的原理和技术进行了详细的介绍。以下是目前一些业主朋友反馈和关心的一些问题。比如我们的技术是否可以处理氨氮和总氮? 
赵炯:总氮元素主要由氨氮、有机氮、硝态氮和亚硝态氮等组成。首先有机氮在HiPrOBuCTM氧化过程中基本全部转化为氨氮,氨氮再继续氧化为氮气;亚硝态氮氧化为硝态氮;一部分铵态氮与硝态氮反应生成氮气。经过HiPrOBuCTM氧化后,废水氨氮去除率在70-95%,废水中无有机氮和亚硝态氮。
方达:那么,对于进水盐含量是否有限制?
赵炯:HiPrOBuCTM技术对于进水盐含量有要求和限制,基于以下两方面的考虑:
1、废水进水盐类对设备的腐蚀在安全范围;
2、废水进水盐类在反应过程中不可饱和结晶析出沉淀物二堵塞管道及反应器,不同的盐类在废水中的溶解性不同,需要通过实验验证。根据行业经验,进水盐含量应控制在10-15 wt%以内。
6. HiPrOBuCTM催化湿式氧化项目的营销模式
方达:感谢您的耐心回答,赵总工,最后一个问题,我想问一下我们团队是否已经可以开始为业主提供催化湿式氧化评价,以及我们团队运营HiPrOBuCTM项目的流程包括哪些前期准备工作?
赵炯:我们公司可以根据业主需要处理废水的污染物构成及业主要求,通过实验和工艺计算来提供HiPrOBuCTM项目的技术评价。我们有一支专业齐全、充满活力并富有经验的团队。从分析测试、小试研究、中试放大,到工艺开发与设计、装备制造与安装调试,我们为业主提供“一站式”全流程服务。

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图 4 项目运营模式

运营HiPrOBuCTM项目的流程包括以下前期准备工作。
1、前期技术沟通,了解业主需求及废水情况:废水量、COD、主要有机污染物种类和盐含量等。 
2、业主提供废水样品,全分析,初步小试实验;研判实验结果,决定后续研发工作。
3、开展后续实验,优化工艺参数、选择催化剂和设备材质;编制项目技术方案。
4、双方交流实验及方案,签订商务合同及其技术附件。
5、双方执行合同,开展项目设计、采购、安装、调试及验收工作。

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图 5 瑞达科技分析检测平台对HiPrOBuCTM催化湿式氧化技术团队的支持

感谢赵总工热情且耐心的技术分享。针对高浓度难处理废水,我们也欢迎业主朋友们来盐城进行交流和实验。瑞达科技开发的HiPrOBuCTM催化湿式氧化技术有信心处理好各类高难废水。
十一月八日我们将会采用我公司自主开发和建设的中试装置对低B/C的丁炔二醇生产废水进行连续化中试评价,欢迎大家观看!

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江苏瑞达环保科技有限公司是一家以技术研发为先导的高科技环保公司,是国家高新技术企业和江苏省民营科技企业。下设节能蒸发事业部、水处理事业部、气处理事业部、危险废物处置及资源化事业部,主营业务有MEE、MVR、TVR、OSLO、DTB等各类蒸发装置的设计及装备制造;高浓度有机废水、高盐废水、高氨氮废水、放射性废水的综合处理成套工艺包开发及EPC工程总承包;VOCs有机废气处理,RTO炉、浓缩转轮和纤维吸附新材料的生产;公司技术及产品目前已广泛应用于核工业、化工、化纤、新能源、印染、危废处置、石油炼化、农化、医药、生物发酵、生物质可降解新材料等诸多行业和领域。