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高濃度難降解工業(yè)廢水超臨界水氧化治理成套技術(shù)與裝備

超臨界水氧化技術(shù)是用于高濃度難降解有毒有機(jī)廢水深度處理的一種高效技術(shù)。所用的氧化劑可以是純氧氣、空氣或過(guò)氧化氫等。其工藝流程如圖所示。用高壓泵將廢水打入熱交換器，廢水從換熱器內(nèi)管束中通過(guò)，之后進(jìn)入緩沖罐內(nèi)，同時(shí)啟動(dòng)氧氣壓縮機(jī)，將氧氣打入氧氣緩沖罐內(nèi)。廢水與氧氣在管道內(nèi)混合之后進(jìn)入反應(yīng)器，在超臨界條件下，廢水中的碳?xì)浠衔锉谎趸纸獬蔁o(wú)害的CO2、H2O；含氮化合物被分解成N2等無(wú)害氣體；S、P等元素則生成無(wú)機(jī)鹽。由于氣體在超臨界水中的溶解度極高，在反應(yīng)器中成為均一相，從反應(yīng)器頂部排出；無(wú)機(jī)鹽等固體顆粒在超臨界水中的溶解度極低，沉淀于反應(yīng)器底部。超臨界水與氣體的混合流體通過(guò)熱交換器冷卻后進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行分離。與常規(guī)的水處理技術(shù)相比，本技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性：（1）氧化效率高，處理徹底，水溶液中有機(jī)物的去除率可達(dá)99.99%以上；（2）反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行，密封條件極好，有利于有毒、有害物質(zhì)的氧化處理；（3）不產(chǎn)生二次污染，處理后的水直接排放或完全回用，節(jié)約了資源和能源；（4）應(yīng)用范圍廣，幾乎對(duì)所有有機(jī)污染物均可進(jìn)行氧分分解；（6）由于均相反應(yīng)停留時(shí)間短，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用較小體積的反應(yīng)器就可處理較大流量的有機(jī)污染物，有利于工業(yè)運(yùn)行。應(yīng)用本技術(shù)時(shí)，需消耗一定的能量以加熱廢水及驅(qū)動(dòng)高壓泵，但廢水中的含能物質(zhì)COD在超臨界狀態(tài)下發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí)會(huì)放出一定的熱量，為了降低過(guò)程的運(yùn)行成本，本技術(shù)的應(yīng)用與否取決于廢水的COD濃度。研究表明，如果廢水的COD小于30000 mg/L時(shí)，應(yīng)用本技術(shù)時(shí)的運(yùn)行成本較高，將達(dá)到150元/噸廢水左右；如果廢水的COD濃度為30000~45000 mg/L時(shí)，考慮到熱量回收，其運(yùn)行成本接近零；如果廢水的COD濃度高于50000 mg/L時(shí)，考慮熱量回收的價(jià)值，此時(shí)的運(yùn)行成本將為“負(fù)值”，即在盈利狀態(tài)下運(yùn)行。這也是本技術(shù)與傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的最大區(qū)別：傳統(tǒng)技術(shù)要求廢水的污染越低越好，而本技術(shù)恰好相反，廢水越污越好。采用本技術(shù)存在的最大問(wèn)題在于過(guò)程中產(chǎn)生的腐蝕與鹽堵問(wèn)題。針對(duì)這種情況，我們進(jìn)行了新型反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)并申報(bào)了國(guó)家發(fā)明專利。目前，本技術(shù)已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利5項(xiàng)，獲授權(quán)一項(xiàng)。本技術(shù)適用于高濃度難降解有毒有機(jī)工業(yè)廢水，可廣泛應(yīng)用于化工、石油煉制、紡織印染、造紙、醫(yī)藥等行業(yè)。

南京工業(yè)大學(xué) 2021-04-13

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