水的物化处理之超临界水氧化技术应用

超临界水氧化技术的应用报告人：江云扬州大学环境与工程学院LOGO1、处理有机废水1/4•国外用SCWO法处理有机废水的研究较早，研究领域较宽，包括化工、冶金、印染、造纸、医药、石油、食品和酿造等行业，大部分研究工作是处理有机废水。①STEVENFR和RICHARDRS研究了SCWO技术对酚类、甲醇、硝基苯、尿素、氰化物、二恶英、多氯联苯等的处理，发现大部分化合物在550℃以上，停留时间20s，TOC去除率即可达99.95%。②IvetteVeraPérez处理酚和二硝基苯酚(DNP)，在压力25MPa，温度500℃左右时，40s内TOC去除率达99.77%。LOGO1、处理有机废水2/4③Portela的研究表明，SCWO法较其他湿式氧化技术有明显优势，在温度为400～600℃，压力为30MPa，氧化剂过量10倍的条件下，含酚废水TOC降解率均在85%以上。李辉等通过超临界水氧化技术，以过氧化氢为氧化剂，研究了含酚废水的氧化作用及效果。结果表明当实际加入的过氧化氢量与理论需求量的比值K=2.0，系统压力为30MPa，温度超过450℃，反应停留时间超过190s，COD去除率可接近100%。④文献报道了对苯二酸生产废水的处理，在温度为513℃时，COD去除率接近100%，氧化最终产物是CO2。LOGO1、处理有机废水3/4⑤文献报道SCWO技术处理含硫废水反应速度快，处理效率好，过程封闭性好，比较起传统的含硫处理方法，具有明显优势。向波涛等研究了在673.2～773.2K，24～30MPa条件下，应用SCWO技术处理含硫废水，结果表明SCWO可以高效去除硫离子，当硫离子质量浓度522mg/L时，在723.2K、26MPa、氧硫比为3.47、反应空时约17s条件下，可以使S2-完全氧化为SO42-而被除去。⑥丁军委等采用超临界水氧化技术试验发现，在673.15K～748.15K温度下，苯胺溶液能在很短的时间内去除90%以上的苯胺，并且温度对苯胺氧化的COD去除率有较显著的影响。LOGO1、处理有机废水4/4⑦王亮等在间歇式超临界水反应装置上进行含油废水的研究，在反应时间90s，含油废水的COD去除率可近达90%，COD由1280.8mg/L降低到150mg/L左右的水平，符合石油开采工业对含油废水处理的环保和工业应用要求。⑧蔡毅等通过超临界水氧化技术处理丙烯腈生产过程中排放的高浓度剧毒有机废水发现，当反应温度为650℃，压力为28MPa，氧气过量为理论量的200%，反应时间为180s，COD最高去除率可达到99.998%。LOGO2、处理污泥1/2•多年来废水的处理过程中产生的污泥一直是水处理技术的重点和难点。通常污泥采用填埋法、焚烧法、热解法进行处理，但填埋法导致污泥中有害微生物传染疾病，并且该方法占用一定的填埋空间，焚烧法对空气带来很大污染，热解法会产生油等二次污染物。采用超临界水氧化法处理污泥可以解决以上问题，在温度为370～650℃，压力为22～26MPa下，污泥处理率达到99.8%以上，最终产物为二氧化碳和水。LOGO2、处理污泥2/2①2001年4月世界上第一座商业化的污泥处理厂投入生产，该厂日处理量为9.8吨干泥，预计通过出售水热能和二氧化碳获取收益。②StendahlK利用SCWO技术处理从污水污泥中回收磷酸盐，90%以上的磷以磷酸钠的形式从污泥中分离出来。LOGO3、处理固体废弃物1/1①Douglas用SCWO法进行废旧聚苯乙烯塑料降解，结果表明反应产物主要是苯乙烯、苯和甲苯，氧化过程中C-C键断开，形成低分子量的碳氢化合物，产物种类依赖于反应程度和氧化剂与化合物的比，完全反应的最终产物为二氧化碳和水。②文献报道了正十六烷和聚乙烯的SCWO降解试验，发现超临界水对正十六烷降解没有明显影响，而聚乙烯则溶解于超临界水中，熔融的聚乙烯被超临界水稀释，发生β-链断裂，最终产物为短链的烃类。③日本研究者用SCWO法处理水产加工废物可获得氨基酸和几种有机酸以及磷酸等，同时生成油状物质。LOGO4、其他应用1/3•SCWO技术还可以从高分子材料中回收化学材料。利用SCWO氧化法，可分解或降解高分子废物，得到气体、液体或固体产物。日本学者望月和博将稻壳作为原材料提取糖类、糠醛类物质，并从反应液中回收脂溶性物质、硅化合物(二氧化硅)等各种工业原料。LOGO4、其他应用2/3•处理化工原料残渣也是SCNO技术的应用之一。①日本1998年在世界上率先进行了工业规模的甲苯二异氰酸酯(TDI)制造残渣的SCWO试验。②美国海军部还决定研制一套SCWO装置处理海上作业时产生的废物。LOGO4、其他应用3/3•其他用途①KronholmJ利用SCWO技术从海滩沙砾中提取多环芳烃(PAHs)和甲苯，取得了满意效果。②日本学者亦将SCWO技术应用于金属氧化物的合成。③SCWO技术在军工领域的水面舰艇防护、化学武器处理，核电站非放射性废物处理、舰艇及潜艇废弃燃油的在线处理以及人体代谢物处理等方面，均有很重要的应用。Thanks~