一、预处理阶段

1. 悬浮物与油类去除

• 物理过滤：通过格栅、砂滤或膜过滤（如微滤 MF）去除大颗粒悬浮物（SS＞100 μm）。
• 破乳除油：若废水含乳化油，需投加破乳剂（如聚合氯化铝 PAC）或采用气浮法分离油相。

2. 重金属离子处理

• 化学沉淀：投加 NaOH、硫化钠等药剂，将重金属（如 Ni²⁺、Cu²⁺）转化为氢氧化物或硫化物沉淀，避免催化剂中毒。
• 离子交换 / 螯合树脂：对低浓度重金属废水，可通过树脂吸附进一步去除。

3. pH 调节

• 根据催化剂特性调整废水 pH（如贵金属催化剂适宜中性或弱酸性环境，金属氧化物催化剂可能需碱性条件），通常通过投加 H₂SO₄或 NaOH 实现。

二、反应单元（核心流程）

1. 物料混合与加压

• 废水与氧化剂混合：废水与氧气（或空气）通过静态混合器初步混合，氧化剂用量通常为理论需氧量（ThOD）的 1.2~1.5 倍。
• 高压泵升压：混合液经高压柱塞泵加压至反应压力（5~20 MPa），压力需高于该温度下的饱和蒸汽压，防止液体汽化。

2. 预热与催化氧化反应

• 预热阶段：
  • 通过热交换器利用反应后高温液体的余热，将混合液预热至 100~150℃。
  • 若余热不足，启用电加热器或蒸汽加热器进一步升温至反应温度（120~300℃）。
• 催化氧化反应：
  • 预热后的混合液进入催化反应器，在催化剂床层中发生氧化反应。
  • 反应机理：有机物在催化剂表面被吸附活化，与氧气发生自由基链式反应（如生成・OH），最终分解为 CO₂和 H₂O，同时释放热量。
  • 停留时间：根据废水难降解程度，停留时间通常为 0.5~2 小时。

3. 典型反应器类型

• 固定床反应器：催化剂固定装填，适用于悬浮物少的废水，流体分布均匀，催化效率高。
• 流化床反应器：催化剂颗粒随流体流动，抗堵塞能力强，适合高悬浮物废水，但催化剂磨损较大。
• 鼓泡塔反应器：氧气以气泡形式通入液相，结构简单，适用于小规模系统。

三、后处理阶段

1. 气液分离与能量回收

• 气液分离器：
  • 反应后混合液经减压阀降压至常压，进入气液分离器。
  • 气相：主要含 N₂、CO₂、水蒸气及未反应的 O₂，若含挥发性有机物（VOCs），需经冷凝或催化燃烧处理后排放。
  • 液相：处理后的废水（有机物浓度显著降低，BOD/COD 比值提高），可接入后续生化处理系统或深度处理（如膜处理、活性炭吸附）。
• 能量回收：
  • 通过热交换器将高温液相的热量传递给进水，降低预热阶段的能耗（节能率可达 30%~50%）。
  • 高压泵的动力系统可配套涡轮机，利用反应后流体的余压发电（适用于大型系统）。

2. 催化剂再生与更换

• 在线再生：若催化剂因积碳失活，可定期通入空气或水蒸气进行烧炭再生。
• 离线再生：重金属中毒的催化剂需拆卸后用酸 / 碱溶液清洗或化学再生，严重失活时需更换新催化剂。

四、控制系统与安全防护

1. 参数监测与自动控制

• 关键监测点：
  • 反应器入口 / 出口温度、压力；
  • 废水流量、氧气流量、pH 值；
  • 尾气中 O₂、CO 浓度（判断反应是否完全）。
• 控制逻辑：
  • 通过 PLC/DCS 系统调节高压泵转速、加热器功率及阀门开度，维持稳定的反应条件。
  • 当压力超过设定阈值时，自动开启安全阀泄压，并联动关闭进料泵。

2. 安全防护措施

• 材质防腐：反应器、管道采用耐腐蚀合金（如哈氏合金 C-276）或内衬涂层（如搪瓷、碳化钨），应对高盐、强酸 / 碱废水。
• 防爆设计：电气设备采用防爆型，反应器设置爆破片，防止过压爆炸。
• 应急处理：配置事故池，收集泄漏液体；尾气处理系统设置紧急喷淋装置，吸收有害气体。

五、典型工艺流程示意图

1. 适用废水类型

• 高浓度有机废水：如农药废水、医药中间体废水（COD＞10,000 mg/L）。
• 难降解废水：如含多环芳烃、酚类、氰化物的工业废水。
• 有毒有害废水：如化工废水、染料废水（毒性抑制生化处理）。

2. 技术优势

• 高效性：有机物去除率可达 90% 以上，反应时间短于传统生化法。
• 兼容性：可处理生化法难以应对的高盐、高毒废水。
• 绿色化：氧化产物为 CO₂和 H₂O，无二次污染（需注意催化剂重金属泄漏风险）。

3. 局限性

• 高能耗：需高温高压条件，能耗约为 0.5~2 kWh/kg COD。
• 成本高：催化剂（尤其是贵金属）和耐腐蚀设备投资较大。

总结