超临界水氧化法在废水处理中的研究进展

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下）０１４年１０期（２

超临界水氧化法在废水处理中的研究进展

■王华生　张　念　温春辉　徐水太

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）（４１０００，２．资源与环境工程学院江西赣州３４１０００１．江西理工大学建筑与测绘工程学院江西赣州３

具有反摘　要：超临界水氧化技术是一种新型的水处理技术，应速率快、处理效果好、不形成二次污染和去除效率高等优点，近几年来发展迅速，成为一种极具潜力的绿色有机废水处理技术。本文主要介绍了超临界水氧化技术的特性、原理、工艺流程，当前国内外研究和工业应用现状，并对其研究前景进行了展望。

关键词：工业废水；超临界水；氧化

作者简介：王华生，博士，江西理工大学建筑与测绘工程学院讲师；温春辉，江西理工大学建筑与测绘工程学院；张念、徐水太，资源与环境工程学院

（国家自然科学基金资助项目（编号：基金项目：项目资助：；江西省教育厅科技计划项目（。））编号：ＪＪ１４４１７Ｇ２１４６７００９

随着企业的迅猛发展，生产废物、废水和各种生活垃圾大量排放水体，使水体污染物大幅增加。水中的污染物，尤其工业生产中排放的高浓度有机污染物和有毒有害污染物，种类多、危害大，有些污染物难以生物降解且对生化反应有抑制和毒害作用。常用的物理、化学及生物处理法都不能完全除去溶于废水中的这些物质，甚至还会产生毒性更强的中间产物，从而产生二次污染。因此研究更加行之有效的污水处理技术已成为人们的迫切要求。超临界水处理技术作为一种新兴的绿色水处理技术，在处理这类废水有独到的优越性。

１超临界水氧化技术１超临界水特性１．

，临界压力是２当温度水的临界温度是３７４℃，１．７６ＭＰａ和压力都超过这两个临界值时，水就进入到了超临界状态。在超临界状态下，水的物理性质会发生突变，超临界水中的氢

１］

，使其溶剂性质与低极性键虽然仍然存在，但有明显的降低［

当温度、压力高于水的临界温度（７４℃）和临界压力（２３２）条件下水中有机物的氧化。由于超临界水所特有的性ＭＰａ质，对有机物和氧气都有很好的溶解性，因而超临界反应可认为是在高温单一的富氧均相中密切接触进行的，各种物质和热量传递如同在同一相中没有内部相转移限制。此外，由于是放热反应，释放的热量使反应温度进一步升高，加快了反应速率，氧化反应在几秒至几分钟内迅速完成，有机物的去除率一般在

［］

８％以上４。有机物中的Ｃ、ＯＨ、Ｎ元素被氧化成ＣＨ９２、２Ｏ和］５

、其反应过程［如下：ｌＰ、Ｓ及金属元素转化成盐析出，ＮＣ２、

有机物＋［ＯＯＯ２］→Ｃ２＋Ｈ２Ｏ　（［２］代表氧化剂）有机化合物的杂原子→酸、盐、氧化物、Ｎ２等

酸＋氧化物＋ＮａＯＨ→无机盐＋Ｈ２Ｏ

超临界水氧化技术是一种彻底有效降解有毒废水可见，

且无有害副产物的好方法。

３超临界水氧化技术的工艺流程１．

如图１所示，待处理的有机废水和空气分别通过高压泵和压缩机打入热交换器中，并在这里加热达到超临界温度及以上，

加热后的流体进入到ＳＣＷＯ反应器进行反应。在这里，有机物被氧化分解为各种小分子化合物，无机盐则直接析出附着在容器壁上。反应产生的热量使反应器的温度进一步升高，流出反应器的热流则可用来加热刚进入交换器的流体，经热交换冷却降温后再流经减压阀减压，最后进入气液分离器，使处理后的水、气分别排放。

使得水对有机物系、气体和无机盐的溶解能力会有机物近似，

呈现出相反的特性。气体、有机物在超临界水中具有良好的溶解性，而无机盐则溶解度很小。此时水的定态介电常数从

４

离子解离常数从室温的１常温的８０变到临界点的５～１０，０－１

３［２］

，其密度由于受到温度和压力的双重影到超临界区的１０－２３］

。响，在０．总体上介于液态和气态之间［１～０．９之间波动，

［］

图１　ＳＣＷＯ工艺流程３

２超临界水氧化法处理工业废水的研究进展

目前，在西方等发达国家，ＣＷＯ处理废水技术已开始商Ｓ业化运行。世界上最早的用于废水处理的ＳＣＷＯ中试装置于

［］

／日处理量达９９８５年在美国建立，５０Ｌｄ６。１９９４年美国亨１

斯迈公司在德克萨斯建立了当时唯一的超临界废弃物处理／，进料废水主要含乙醇和氨等有机厂。其日处理水量为５ｔｄ，工作压力为２工作温度为５物质，４０～６００℃，５０～２８０ｂａｒ９．９％ＴＯＣ的去除率超过９

［７］

超临界状态下，水的溶解能力会较常温时大大增强，粘此外，

度及表面张力会大幅减少，压缩性接近于气体，容易与许多产。正是超临界水的这些性质，使它成为氧化有）物分离（表１机物的理想介质。

表１　超临界水与普通水溶解度对比

溶质有机物气体无机物

超临界水易容易容微溶或不容

普通水微溶或不溶微溶或不容

易容

。１９９８年第一个欧盟合作的冷

［］

水膜双区Ｓ另一个带有内置管的双ＣＷＯ反应装置被测试８，９］

。１一套处理能力为２管反应器被用来处理卤代烃［９９９年，５０

／Ｌｈ的水处理装置在瑞典建成。２００２年，Ｇｒｉｆｆｉｔｈ和Ｒａｍｏｎｄｙ

［１０］

报导了世界上最大的的具有超临界水氧化处理单元的淤泥

，是一个专门用来处理处理厂。该厂建在德克萨斯Ｈａｒｌｉｎｅｎｇ，淤泥的系统，每天处理的干基淤泥多达９．８ｔＣＯＤ的转化率且系统运行成本低于有氧降解系统和一些传统超过９９．９％，的需要脱水和最终处理的系统。在我国，超临界水氧化处理

２超临界水氧化法原理　　１．

，超临界水氧化（是指ｕｅｒｃｒｉｔｉｃａｌｗａｔｅｒｏｘｄａｔｉｏｎＳＣＷＯ）ｓ　　ｐ

·８４·

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目前尚处在小试规模，但在技术开始于２０世纪９０年代中期，工业废水处理方面扔有了些新的进展。

１印染废水的处理２．

印染废水是工业废水的排放大户，其水质成分复杂多变，有机污染物含量高，色度大，碱性也大，属极难处理工业废水。常规的处理方法占地面积大，处理时间长，且会产生一些有毒

１１］

利用蒸有害的副产物，使处理经费和难度加大。龚为进等［

资源环境

及开发应用难以施展开来，阻碍了超临界水氧化技术的进一步发展。

１反应速率的控制３．

超临界水氧化环境中的物料的初始浓度、温度、压力、化合物成分、密度、Ｈ值等直接决定整个氧化反应的速率。但ｐ由于整个Ｓ反应过程ＣＷＯ反应处在高温高压的苛刻条件下，极快，实施对物料流的浓度、成分、密度、Ｈ值的实时监测将ｐ是非常困难的。

２材料的腐蚀问题３．

超临界水氧化法操作条件苛刻，高温、高压、极端的ｐＨ值和某些无机盐离子都能加快容器的腐蚀，其中极端的ｐＨ值和某些无机盐离子对容器造成的腐蚀尤为严重。对于连续式反有机硫在超临界水应器，由于有机废水中常常含有Ｓ、ｌ和Ｐ，Ｃ

２－

氧化过程中，最终氧化产物以Ｓ有机氯则以形式存在，Ｏ４－３－

含磷的有机物最终被氧化成Ｐ这些介质反形式存在，ｌＯＣ４，

以过氧发壁式反应器，对染料废水进行了ＳＣＷＯ反应的研究，化氢为氧化剂，研究了 …… 此处隐藏：2010字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……