一、适用的工业废水类型

• 高浓度有机废水：COD 浓度通常在 5,000-100,000 mg/L 以上，如煤化工废水、制药废水、农药废水、染料废水等；
• 有毒有害废水：含酚、氰、硝基化合物、多环芳烃、杂环化合物等生物毒性物质的废水（如焦化废水、化工间歇反应废水）；
• 难降解废水：BOD₅/COD＜0.3，可生化性极差的废水（如树脂生产废水、石油炼化废水）；

• 应急处理场景：突发泄漏的高浓度有机废液、事故池废水等需要快速无害化处理的情况。
  

  
  

二、湿式催化氧化法的工艺流程

1. 预处理
   • 去除废水中的悬浮物（SS）、重金属离子或油脂（避免堵塞催化剂或中毒），常用过滤、混凝沉淀或离子交换法；
   • 调节废水 pH 值（多数催化剂在中性或弱碱性条件下活性更佳，需将 pH 控制在 6-9）。
2. 反应单元（核心）
   • 废水与压缩空气（或纯氧）按比例混合后，由高压泵送入换热器预热（回收反应后的余热）；
   • 预热后的混合液进入反应器（多为管式反应器或釜式反应器），在120-320℃、0.5-20 MPa条件下，通过催化剂（如贵金属、过渡金属氧化物）的催化作用，有机污染物与氧气发生氧化反应，分解为小分子物质。
3. 产物分离与后处理
   • 反应后的高温高压流体经换热器降温降压，分离出气体（主要含 CO₂、N₂、未反应的 O₂）和处理后的水；
   • 出水若未达标（如 COD 仍高于排放标准），可衔接生物处理或深度过滤（如膜分离）作为 “polishing step”（精制步骤），最终实现达标排放或回用。

三、关键技术要素

1. 催化剂类型
   催化剂是 CWO 的核心，直接影响处理效率和成本，常见类型包括：
   • 贵金属催化剂（如 Pt、Pd 负载于 Al₂O₃、TiO₂）：活性高、稳定性好，适合处理高毒性污染物（如含氯酚废水），但成本高；
   • 过渡金属氧化物催化剂（如 MnO₂-CeO₂、CuO-ZnO）：成本低，对含硫、氮污染物有较好适应性，适用于中低难度废水；
   • 复合催化剂（如贵金属 + 金属氧化物）：平衡活性与成本，例如 Pt-CeO₂/Al₂O₃可同时提升 COD 去除率和氮的脱除效率（将 NH₃-N 转化为 N₂）。
2. 反应条件控制
   • 温度：低温（120-200℃）适合易氧化污染物，高温（250-320℃）用于难降解物质（如多环芳烃）；
   • 压力：需高于反应温度下的饱和蒸汽压，同时保证氧气溶解度（压力越高，氧气浓度越高，反应越充分）；
   • 停留时间：根据污染物难度调整，通常为 30 分钟至 2 小时（难降解物质需延长至 2-4 小时）。
3. 设备材质
   反应器需耐受高温、高压及腐蚀性介质（如含氯废水可能生成 HCl），常用材质为钛合金、哈氏合金或内衬陶瓷 / 搪瓷，避免设备腐蚀泄漏。

四、工业应用案例

1. 煤化工废水处理
   • 某煤化工企业产生的废水 COD=30,000 mg/L，含酚类、吡啶、喹啉等难降解物质，BOD₅/COD=0.15，生物处理无法直接应用。
   • 采用 CWO 工艺：以 MnO₂-CeO₂为催化剂，在 220℃、8 MPa 条件下反应 1.5 小时，COD 去除率达 92%，出水 BOD₅/COD 提升至 0.45，可直接进入后续生物处理单元，最终达标排放。
2. 制药废水处理
   • 某抗生素生产废水含青霉素残留物、有机溶剂，COD=50,000 mg/L，有毒性（抑制微生物活性）。
   • 采用 Pt/Al₂O₃催化剂，在 280℃、10 MPa 下反应 1 小时，COD 去除率 95%，毒性物质完全分解，出水可接入市政污水处理厂。
3. 染料废水处理
   • 某印染废水含偶氮染料，色度＞5000 倍，COD=8,000 mg/L，常规混凝 + 生化处理后色度仍超标。
   • 采用 CWO 预处理：CuO-ZnO 催化剂，200℃、5 MPa 条件下反应 40 分钟，色度去除率 100%，COD 降至 1,000 mg/L 以下，后续生化处理可稳定达标。

五、局限性与解决方向

1. 高能耗与设备成本：高温高压条件导致能耗高，初期设备投资大（约为常规生化系统的 2-3 倍），适合高浓度废水（COD＞10,000 mg/L）以利用其 “自热反应” 潜力（氧化放热维持温度）；
2. 催化剂失活：废水中的硫、重金属可能导致催化剂中毒，需加强预处理；催化剂磨损或结焦可通过优化反应器流态（如流化床反应器）缓解；
3. 腐蚀风险：含氯、硫的废水氧化后生成腐蚀性物质（如 HCl、H₂SO₄），需选用耐腐材质（如哈氏合金 C276）或开发抗腐蚀催化剂。

总结