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高濃度難降解工業廢水超臨界水氧化治理成套技術與裝備

超臨界水氧化技術是用于高濃度難降解有毒有機廢水深度處理的一種高效技術。所用的氧化劑可以是純氧氣、空氣或過氧化氫等。其工藝流程如圖所示。用高壓泵將廢水打入熱交換器，廢水從換熱器內管束中通過，之后進入緩沖罐內，同時啟動氧氣壓縮機，將氧氣打入氧氣緩沖罐內。廢水與氧氣在管道內混合之后進入反應器，在超臨界條件下，廢水中的碳氫化合物被氧化分解成無害的CO2、H2O；含氮化合物被分解成N2等無害氣體；S、P等元素則生成無機鹽。由于氣體在超臨界水中的溶解度極高，在反應器中成為均一相，從反應器頂部排出；無機鹽等固體顆粒在超臨界水中的溶解度極低，沉淀于反應器底部。超臨界水與氣體的混合流體通過熱交換器冷卻后進入氣液分離器進行分離。與常規的水處理技術相比，本技術具有明顯的優越性：（1）氧化效率高，處理徹底，水溶液中有機物的去除率可達99.99%以上；（2）反應在密閉容器中進行，密封條件極好，有利于有毒、有害物質的氧化處理；（3）不產生二次污染，處理后的水直接排放或完全回用，節約了資源和能源；（4）應用范圍廣，幾乎對所有有機污染物均可進行氧分分解；（6）由于均相反應停留時間短，反應器結構簡單，使用較小體積的反應器就可處理較大流量的有機污染物，有利于工業運行。應用本技術時，需消耗一定的能量以加熱廢水及驅動高壓泵，但廢水中的含能物質COD在超臨界狀態下發生氧化反應時會放出一定的熱量，為了降低過程的運行成本，本技術的應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，應用本技術時的運行成本較高，將達到150元/噸廢水左右；如果廢水的COD濃度為30000~45000 mg/L時，考慮到熱量回收，其運行成本接近零；如果廢水的COD濃度高于50000 mg/L時，考慮熱量回收的價值，此時的運行成本將為“負值”，即在盈利狀態下運行。這也是本技術與傳統廢水處理技術的最大區別：傳統技術要求廢水的污染越低越好，而本技術恰好相反，廢水越污越好。采用本技術存在的最大問題在于過程中產生的腐蝕與鹽堵問題。針對這種情況，我們進行了新型反應器的開發并申報了國家發明專利。目前，本技術已申請國家發明專利5項，獲授權一項。本技術適用于高濃度難降解有毒有機工業廢水，可廣泛應用于化工、石油煉制、紡織印染、造紙、醫藥等行業。

南京工業大學 2021-04-13

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