PACT-WAR工藝
PACT(powdered Activated Carbon Treatment，粉末活性炭處理 )工藝，在美國又稱為AS—PAC工藝(Activated Sludge-Powdered Activated Carbon，活性污泥-粉末活性炭)。該法一經產生就因其在經濟和處理效率方面的優勢廣泛地套用於工業廢水如：煉油、石油化工、印染廢水、焦化廢水、有機化工廢水的處理，該法用於城市污水處理可明顯改善硝化效果，因此各國環境工作者對PACT工藝表現了極大的興趣並進行了廣泛深入的研究。
WAR(Wet Air Regeneration，濕式空氣再生)，它是在適當的溫度及壓力條件下，在液相中（一般是水）發生的氧化過程，可將過剩的生物污泥摧毀並氧化活性炭中吸附的污染物質,藉以再生此廢棄活性炭並回收再使用。
該工藝的優點為：①流出物被完全殺菌；②使下水污泥及糞便等具有良好的沉澱分離性能；③裝置尺寸小；④不污染大氣。缺點為：①易腐蝕反應器；②排放水有色度；③有燒焦氣味。
PACT系統已在多種廢水處理中得到套用：
■ 市政污水
■ 市政與工業綜合廢水
■ 工業廢水
■ 有害廢水
■ 垃圾滲濾液
■ 受污染地下水和受污染地表水
以下是PACT®系統有代表性的套用及性能表現：
有機化合物廢水 PACT®系統用於多種有機化合物、塑膠、合成纖維、溶劑、染料和殺蟲劑生產場地的預處理和直接排放。路易斯安那的一個專業化工廠使用兩級好氧PACT®系統，其處理後的污水符合排入密西西比河的有機物和污水毒性要求。
殺蟲劑生產廢水 有一工廠的廢水中含有19種殺蟲劑，濃度超過3400 ppm， 用PACT®系統進行處理，PACT®對化學需氧量（COD）的去除率達到99%以上，殺蟲劑總量減少99.8%。受污染地下水 PAC T®系統已在受污染地下水的處理中得到套用， 且效果良好。在加州洛杉磯市附近有一個PACT ®批處理系統，受當地一家移動家庭用品和油漆生產廠家污染的地下水，經該系統處理後COD和BO D含量降低99%以上。垃圾滲濾液 隨著垃圾掩埋場管理規定日益嚴格， PACT®系統更多地用於處理市政固體廢料和有害垃圾掩埋場產生的滲濾液。加州洛杉磯市附近有一個有害物和市政垃圾掩埋場， 當地對比其它處理系統評估後認為PACT®系統成本最低、土地用量最少、處理穩定性最好，於19 88年安裝了該系統。
煉油廠和石化廠廢水 PACT®系統正日益用於煉油廢水和石化廠廢水處理。美國和其它各地有多家精煉廠和石油化工廠，正日益使用PACT®系統滿足多項法規要求，包括生物測定、有機物和化學需氧量（COD），或用於廢水回用。中試和處理試驗
為充分發揮PACT ® 系統的靈活性，我們提供整套中試和廢水可處理性試驗。我們可根據您的廢水處理需求，設計具體的試驗計畫。廢水處理性試驗設備包括實驗室規模的和中試規模的，前者在我們位於威斯康辛州的試驗室進行，中試則在用戶現場進行。可移動的PACT®系統中試可以包括活性炭再生也可以不包括活性炭再生。試驗可包括各種生物處理模式：好氧工藝、厭氧工藝，單級或雙級。
我們的分析實驗室可為上述實驗提供強有力的支持。我們的實驗室是全美國在分析工業、市政和有害污水、給水和污泥等方面配備最好的實驗室之一。另外，我們還擁有一個正式獲得RCRA許可的樣本處理、貯存和處置（TS D ）設施，可處理和貯存各種樣本。（RCRA：資源保護與修復法案）我們擁有對各種廢水進行可處理性試驗的多年經驗。西門子水處理技術部可跟您一起檢測您的污水、進行概念設計，並設計出一個性價比合算的處理方案， 確保您的廢水處理能夠符合環境管理規定。我們的經驗保證了處理方案的設計從實驗室或
中試規模到生產性規模的可靠發展。
PACT®系統目前已在世界各地廣泛套用， 幫助用戶滿足以下要求：
■ 有機化學物品、塑膠和合成纖維（OCPSF）生產排放物規定。
■ RCRA土地保護規定，該規定禁止土地用於處置污水，要求處理垃圾滲濾液和受污染地下水。
■ 針對排放水的嚴格的生物活體鑑定標準
■ 針對排入飲用水源地的工業廢水的處理規定
■ 針對排入自然水體的各種污水的嚴格的COD和總氮控制標準
PA C T® 系統可用於改造和新建項目，從日處理能力為2 0~400立方米的工廠預製設備，到日處理量達4 000立方米的現場安裝設備， 以及根據客戶要求專門設計的日處理量高達20萬立方米的大型系統，均可提供。並且可以是單級系統和雙級系統、連續處理或批處理系統。PACT ®系統的客戶可以享受到該技術長達3 0多年的技術經驗、中試技能和工程設計等專業知識。
系統運行
PACT®系統使用的粉末活性炭是直接投加到厭氧或好氧生物處理過程中的，物理吸附和生物代謝過程同時進行，協同作用。活性炭能夠“緩衝” 廢水中有毒有機物的毒性從而減輕其對生物系統的不利影響。好氧PACT®系統中，進水流入一個曝氣池，粉末炭也加入曝氣池， 形成一定比例的混合懸浮固體。曝氣反應之後，已得到處理的廢水和粉末炭混合泥漿進入二次沉澱池進行固液分離。
厭氧PACT®系統中，在廢水進入厭氧反應器之前就跟投加的粉末炭混合，粉末炭和生物協同作用，產生高效率的處理效果。跟常規厭氧系統一樣，本系統可回收甲烷，用作燃料，從而進一步提高能源效率。處理後， 一部分炭粉和生物固體進入污泥處理程式。具體的處理方法要根據污泥量、處理費用和炭的用量等因素進行選擇。廢棄污泥可以進行脫水處理，或泵送至濕式空氣氧化設備， 在該裝置內炭得到再生並銷毀生物污泥。濕式空氣再生設備可自熱運行，無需外來熱源。活性炭得到回收，生物污泥得以消解，基本不用再進行污泥二次處理或處置。
PACT系統的主要功能就是將懸浮性、膠質性以及溶解性的污染物轉化成町降解的粉末活性炭生物膠體，促進污泥沉降，增加溶解性有機物、色度、毒性物質、重金屬的去除率。相關文獻顯示¨q1，其不僅保持了傳統活性污泥法的優點，同時也由於活性炭吸附劑的加入而大幅度提升了有機、無機污染物的去除率。對於醫藥、電鍍、食品、表面塗裝、石化、垃圾滲濾液、印染等廢水都有很好的去除效果。wAo濕式氧化再生)系統主要包括高壓泵、空壓機、熱交換器、加熱鍋爐、DSE(differential speed elutriation，差速分離)除灰系統。工藝可在高溫高壓下，使廢水或污泥中的高濃度有機物質和毒性物質氧化分解。高溫的目的在於使氧化反應得以加速進行，而高壓狀態則是為了維持液相的存在。剩餘污泥經重力濃縮池送入WAO系統再生活性炭，炭所吸附的有機物在高溫高壓下被分解，再生炭送至儲槽再回流至曝氣池，一部分則送至排灰槽排灰。再生過程的控制重點是壓力、溫度、高壓空氣以及灰分的排除。本系統最佳工藝條件：溫度為2300C，時間為1 h，充氧量P=0.6 MPa。進入WAR系統的炭泥濃度>7%，懸浮固體量不得低於7%，以便提供WAO系統穩定的污泥量。 2.1 什麼是PACT-WAO工藝系統實際上，活性污泥法有多種不同的分類方法，如按曝氣的氣源分類，可分為空氣曝氣、純氧曝氣；按曝氣方式分類，可分為鼓風曝氣、機械曝氣等。 活性污泥法的各種工藝在運行過程中，最關鍵之處在於維持活性污泥的活性和凝聚性（沉澱性能）。而活性污泥的凝聚性能極易受進水水質和外界因素的影響，從而導致二沉池出水飄泥等異常現象。此時，在曝氣池中投加粉末填料、混凝劑或其它化學藥劑，往往會取得很好的效果，這就是所謂的“投料式”活性污泥法。其中以投加粉末填料為多，又稱粉末活性污泥法。因粉末填料對進水有機物的吸附能力遠遠強於活性污泥，因此會產生粉末填料對進水有機物不斷吸附、活性污泥微生物不斷對粉末填料所吸附的有機物降解的現象。也因此，具有耐衝擊負荷、提高難生物降解有機物去除能力、具有較好的脫色效果等特點。另外，該法尚具有改善活性污泥的沉澱性能、減少或抑制污泥膨脹等性能。PACT-WAO系統使用的粉末填料是直接投加到厭氧或好氧生物處理過程中的，物理吸附和生物代謝過程同時進行，協同作用。粉末填料能夠“緩衝” 廢水中有毒有機物的毒性從而減輕其對生物系統的不利影響。好氧PACT-WAO系統中，進水流入一個曝氣池，粉末填料也加入曝氣池， 形成一定比例的混合懸浮固體。曝氣反應之後，已得到處理的廢水和粉末填料混合泥漿進入二次沉澱池進行固液分離。厭氧PACT-WAO系統中，在廢水進入厭氧反應器之前就跟投加的粉末填料混合，粉末填料和生物協同作用，產生高效率的處理效果。跟常規厭氧系統一樣，本系統可回收甲烷，用作燃料，從而進一步提高能源效率。處理後， 一部分粉末填料和生物固體進入污泥處理程式。具體的處理方法要根據污泥量、處理費用和粉末填料的用量等因素進行選擇。廢棄污泥可以進行脫水處理，或泵送至粉末填料氧化設備。PACT-WAO系統是它是結合了傳統的粉末填料-活性污泥法的諸多優點，並在適當的溫度及壓力水的液相氧化程式下，將過剩的生物污泥摧毀並氧化粉末填料生物污泥中吸附的污染物質流程與粉末填料-活性污泥法的有機結合，融為一體，藉以再生此廢棄污泥回收再利用，從結構上取代傳統的活性廢水生物處理流程，並簡化了污泥處理單元，無污染物排放的新型工藝。PACT-WAO系統是將待處理的物料置於密閉的容器中，在高溫高壓條件下通入空氣或純度較高的氧作為氧化劑，按濕式燃燒原理使污水中有機物降解。在該系統內粉末填料得到再生並銷毀生物污泥，粉末填料再生設備可自熱運行，無需外來熱源。粉末填料得到回收，生物污泥得以消解，出水經過濾後可直接回用，即實現了水資源的充分利用，又實現了污泥的無害化處理，對於大型的市政污水處理廠和難降解的有機廢水尤為適用。簡單的講，PACT-WAO工藝系統是指粉末填料生物處理系統與粉末填料再生系統的有機結合，並集兩個系統的優勢和互補。是一種在一定溫度(170～300℃)和壓力(1.0～10MPa)下，在填充有專用固定催化劑的反應容器中，利用氧氣(空氣)將各種廢水及污泥中的有機物，氨氮化合物不經稀釋，一次處理即可將高濃度工業有機廢水中的COD、TOC，氨等污染物催化氧化進行深度分解處理(接觸時間0.1～2.0h)，使其轉變為CO化物、N氧化物和水等無害成分，並同時脫色，除臭及殺菌消毒，從而達到淨化處理廢水的目的.該工藝不產生污泥，只有少量的清洗廢液需單獨處置。當達到一定處理規模時還可以進行能量回收。根據需要可以作為一個獨立的廢水處理系統，也可與常規活性污泥法和厭氧消化法組合使用達到所需排放標準，經處理達標的廢水可以直接排放，也可以經過濾等處理後循環使用。該工藝有針對性的解決了污水處理廠剩餘污泥處理的問題，完全實現了污泥無害化處理，並且能夠處理各種難降解污染物，出水經過濾後可直接回用，最關鍵的是它在工藝過程中將有毒有害物質分解轉化為無毒無害的二氧化碳和水，整個工藝系統只有少量的無機灰分排出，徹底的解決了污泥的二次污染問題。典型的PACT-WAO工藝系統流程2.2 pact-wao工藝系統進程在生化進水中（或在曝氣池內）投加粉末填料與回流的污泥一起在曝氣池內混合，從污泥濃縮池中排出的剩餘污泥進污泥脫水裝置。在曝氣池內，活性污泥附著於粉末填料的表面，由於粉末填料巨大的比表面積及其很強的吸附能力，提高了污泥的吸附能力，特別在活性污泥與粉末填料界面之間的溶解氧和降解基質濃度有了很大幅度的提高，從而也提高了COD的降解去除率。一般來說在粉末填料系統內，吸附處理COD的動態吸附容量在100-350%（重量百分比），即一公斤粉末填料可吸附去除1.0-3.5公斤COD。而且，粉末填料法能處理生物難以降解的有毒有害的有機污染物質。根據經驗，直接在SBR好氧生化池內定期（每15-30天）定量投加粉末填料可以獲得很好的處理效果。其實粉末填料和顆粒填料的吸附處理機理是一樣的，不過在在SBR生化池內投加粉末填料更具有以下幾個優點：1、 節約投資成本2、 操作靈活方便3、 粉末填料利用率高4、 可避免填料滋長生物膜導致堵塞，影響出水速率的缺點：在PACT-WAO系統中，活性污泥附著於粉末填料的表面，由於粉末填料巨大的比表面積及其較強的吸附能力，在活性污泥與粉末填料界面間的溶解氧和降解基質濃度有了很大幅度的提高，從而也提高了COD的降解去除率。一般來說，COD的去除（視廢水的種類）可以提高10-40%； 5、 由於廢水中的有毒有害有機物質被粉末填料所吸附，因此廢水中有毒 有害物質的濃度可以穩定在一個較低的水平，從而保證了生化處理系統的正常運行；6、 對於防止氨氮指標反彈，保證出水氨氮指標達標具有很好的效果。7、 粉末填料氧化是在高溫、高壓下，利用氧化劑將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水，從而達到去除污染物的目的。與常規方法相比，具有適用範圍廣，處理效率高，極少有二次污染，氧化速率快，可回收能量及有用物科等特點。從PACT-WAO系統引出的經使用過的含有粉末填料的污泥經重力濃縮，以粉末填料漿形式被泵送通過PACT-WAO系統的熱交換器，然後進入反應器中。其間有壓縮空氣被通入填料漿之中。在反應器內發生放熱反應，當有機物被氧化時釋放出熱量。有機物被氧化，粉末填料的表面則得到更新和再生。經過氧化反應之後的填料料漿從反應器排出的時候要通過熱交換器回收熱量，用於預熱進料填料漿。隨後，得到再生的粉末填料漿返回PACT-WAO系統。在整個過程中，有機物被消解，最終產物為二氧化碳、水和少量低分子量的有機物（主要是乙酸）。累積的灰分被排出系統之外，然後可以很方便地予以處置。在進料固體含量為6%-7%的情況下，PACT-WAO工藝通常為自持過程，不需要額外的輔助燃料。其操作優點有：● 較低的操作溫度● 節能自熱運行（熱量自給自足）● 適用於各種處理規模● 全封閉，無有害氣體外排● 低能耗、 低運行成本● 無需事先脫水● 不排放硫氧化物、氮氧化物和煙塵顆粒● 沒有剩餘污泥● 粉末填料回收率90%以上● 占地面積小● 產生的灰性質穩定，無浸出污染物●出水經過濾後可直接回用氧化處理單元示意圖粉末填料氧化示意圖具體過程簡述如下：廢水通過貯存罐由高壓泵打入熱交換器，與反應後的高溫氧化液體換熱，使溫度上升到接近反應溫度後進入反應器。反應所需的氧由壓縮機打入反應器。在反應器內，廢水中的有機物與氧發生放熱反應，在較高溫度下將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水，或低級有機酸等中間產物。反應後氣液混合物經分離器分離，液相經熱交換器預熱進料，回收熱能。高溫高壓的尾氣首先通過再沸器（如廢熱鍋爐）產生蒸汽或經熱交換器 預熱鍋爐進水，其冷凝水由第二分離器分離後通過循環泵再打入反應器，分離後的高壓尾氣送入透平機產生機械能或電能。因此，這一典型的工業化系統不但處理了廢水，而且對能量進行逐級利用，減少了有效能量的損失，維持並補充氧化系統本身所需的能量。 一. pact-wao工藝系統套用目前，PACT-WAO系統的套用主要為以下幾個方面：3.1 套用於各種規模市政污水處理廠PACT-WAO工藝可以大規模套用於城市污水處理，不僅技術先進，經濟上亦可以接受，城市具有廣泛的推廣套用前景，對城市污水再生利用更具成本優勢。pact-wao工藝系統的出水水質較好，經過濾或超濾系統後可直接回用，具有相當的優勢，滿足從各種規模市政污水處理廠的廣泛需要。具體體現在如下幾個方面：a) PACT-WAO工藝受進水水質的影響小PACT-WAO工藝針對市政污水的水質特性進行系統設計，其嚴謹的過程機理和可靠的控制手段可提供安全、衛生、穩定的出水保障。b) PACT-WAO工藝抗衝擊負荷能力較傳統處理工藝有較大的優勢因其在厭氧或好氧生物處理過程中直接投加粉末填料，而粉末填料的強大比表面積具有極強的吸附性，與活性污泥的生化作用協同，可以大大的提高抗衝擊負荷的能力，而市政污水的水量和水質具有極大地不穩定性，使用PACT-WAO工藝系統後，不但可以提高抗衝擊負荷的能力，而且可以很大程度的縮小預處理中的調節池容量，從建廠投資階段節省投資成本；c) 無剩餘污泥外排活性污泥是二級污水處理廠處理過程的必然產物，它的數量一般占總處理污水量的0.5%～1% 。而它的處理費用卻占污水處理廠總運行費用40%--50% 。隨著現代化城市的日益發展，各種廢水的排放量迅速遞增，使城市污水廠的污水處理趨向中型和大型化的集中處理，而如何使伴隨污水處理而產生的大量活性污泥得到合理有效的處理，對於水處理工作者而言，具有重要的現實意義。與傳統再生水生產工藝相比，PACT-WAO工藝系統無剩餘污泥外排，僅有少量的無機灰分排出，完全解決了污泥二次污染帶來的負面作用和減少了污泥處置的大部分成本；對於改善環境，提升污水處理廠的形象和周邊環境具有深遠的意義；PACT-WAO工藝法在處理高濃度有機廢水方面已受到了廣泛重視並有了長足的發展，考慮到活性污泥從物質結構方面與高濃度有機廢水十分相似，因此，若將該技術成功運用於城市污水廠活性污泥的處理，將會具有廣泛的套用前景。針對PACT-WAO工藝系統處理剩餘污泥，可以在新建的污水處理廠設計之初就將PACT-WAO工藝系統的設計理念考慮進去，可以大大的縮短工藝流程，並成功解決污泥二次污染的問題，對於非新建的污水處理廠，也可以在原有系統上適當改造，轉變為PACT-WAO工藝系統。d) 無有毒有害氣體排放整個PACT-WAO工藝系統無毒害氣體外排，對市政污水廠的員工及周邊居民的生態環境改善起到積極地作用，同時減少對對環境的影響；e) 具有操作靈活、占地面積小、運行成本低等優點PACT-WAO系統從設計之初就充分考慮到市政污水處理的特性，在操作運行、占地面積等方面進行集中最佳化，在操作運行方面調度靈活，易於根據市場需求最佳化配置和擴展工程規模。由於PACT-WAO工藝系統採用自熱式再生，正常情況下無需外加能源，燃料是廢填料泥中的生物和被吸附的有機物，只需要啟動蒸汽，通過使用熱交換器提高能量效率。同時，該系統無需污泥處理裝置和除嗅裝置，在運行成本上大大優於傳統處理工藝。3.2 套用於石化行業廢水當溫度在204～316℃範圍內，廢水中烴類有機物及其鹵化物的分解率達到或超過99%，甚至連一般化學氧化難以處理的氯代物如多氯聯苯（PCB）、DDT等通過PACT-WAO工藝，毒性也降低了99%，大大提高了處理出水的可生化性，使得後續的生化處理能得以順利進行。在溫度為225～240℃，壓力為6.5～7.5Mpa，停留時間為1～1.2h的條件下，有機磷去除率為93～95%，有機硫去除率為80～88%，未經回收甲醇，COD去除率為40～45% 。採用PACT-WAO工藝處理含酚廢水具有較好的套用前景：出水處理效果穩定，可生化性好，不太高的進水濃度可以處理後直接排放；若進水濃度極高可以輔以生化法。 二. pact-wao工藝系統優勢相比其他污水處理工藝及污泥處理流程，PACT-WAO工藝系統具有其獨特的優勢：4.1 無剩餘污泥排放l 消除需處置的生物污泥；l 無剩餘污泥排放，可同時去除生物污泥及污染物質；l 無污泥二次污染問題；l 污泥中的重金屬被氧化為最高氧化態，成為穩定的無機灰份；4.2 無污染氣體外排l 有機物被轉化為CO2、NOX和H2O；l 無粉塵、氮氧化物及硫氧化物排放；l 與傳統污水處理工藝比較，無有害氣體外排；l 由於粉末填料的吸附特徵，高度揮發性的混合物被留在系統里，並最後被生物處理；l 臭氣不會在曝氣過程中逸散出來，無需增設除嗅單元；4.3 出水水質好l 可處理各種高濃度有機廢水和有毒有害廢水l PACT-WAO 系統可有效控制出水的色度和嗅味，l 出水水質經過濾後直接達到回用水水質要求；l 與膜生物反應器不同的是，pact-wao系統還能夠有效去除不可生物降解的可溶性有機物；l 有效的去除污水中的氨氮；4.4 工藝流程簡潔，管理運行方便，運行費用低l 取代傳統的生物處理+活性炭吸附+污泥處理+除臭；l 粉末填料屬液相再生，固體物不需要脫水；l 無污染氣體外排，不需增設除嗅單元；l PACT-WAO 系統所用粉末填料使生物系統更加穩定，更抗干擾和衝擊；l 不會遇到顆粒填料濾池通常所要求的預處理（粗濾）和常見的板結等問題；l 高度的系統靈活性：通過對粉末的投加量、粉末的種類、活性污泥的濃度和粉末的投加點的選擇來保障工藝的最最佳化和靈活性，針對性的處理各種不同特性的廢水；l 操作的靈活性：PACT-WAO系統可提供最大的操作靈活性，僅僅是粉末的使用量取決於廢水水質的變化和排放或回用的要求；l 污泥無需脫水可直接進行再生，減少新鮮填料的投加量，降低運行費用；l 無剩餘污泥的處理費用，粉末填料再生可大幅降低系統的投加量加及污泥處置成本；l 無除嗅單元，降低投資和運行成本；l PACT-WAO 系統與顆粒填料系統相比，填料用量要少得多；l 粉末填料比顆粒填料的價格低；l 自熱式的再生，減少能耗：燃料是廢活性填料中的生物和被吸附的有機物，只需要啟動蒸汽，通過使用熱交換器提高能量效率。
由於催化濕式氧化工作環境是高溫高壓環境，不單單消耗大，並且對各類設備要求很高，因為這種種原因，濕式氧化技術在水處理實際套用中大多作為預處理工藝套用，催化濕式氧化技術在二十世紀九十年代初發展到了工業化水平，對高濃度有機工業廢水處理、氨氮廢水處理以及有毒有害廢水處理髮揮這關鍵作用。
