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超临界水氧化技术
概述
超临界水氧化技术(SupercriticalwateroxidationSCWO)是80年代中期内美国学者ModeH提出的一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术。其原理是在超临界水的状态下将废水中的有机物用氧气分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物。
研究意义
超临界水氧化处理技术(SupercriticalWaterOxidationorSCWO)是利用水在溫度374℃,压力22MPa的超临界状态下,兼具气体与液体高扩散性、高溶解力及低表面张力的特性,对有机废弃物进行氧化分解,将其转化成H2O及CO2,达到去毒无害的目的。
由于在超临界状态下(一般系统条件约在24~35MPa及400~650℃),水与有机物质以及氧气可完全互溶,故可形成单相反应。通常在几秒的反应时间內,%以上的破坏率,无机盐类几乎可不溶而分离,可应用于处理难分解的有机氯化物、污泥、飞灰中的Dioxin及其它危险性有机物质等。
因恢复常温常压后,水与一般流体无异,故完全无二次污染之虑。
超临界水处理技术是一极具清洁处理效益的技术,不需后处理设备。
当前SCWO的技术应用
应用于食品工业、化学工业、半导体清洗及环境工程等。在环保方面的应用主要为降解有害废弃物。
塑胶及其衍生物:含卤素塑胶、火焰抑制剂、塑化剂等;
有机物质:杀虫剂、医药、容积、染料;
高能量物质:炸药、烟雾弹药、气体推进剂;
废水:纺织或纸浆工厂废水、漂白废水、切削废液、皮革废液;
下水道污泥:城市污泥、工业污泥;
受污染土壤:矿油、含卤素有机物。
SCWO、WAO湿式空气氧化法与传统焚烧法的对比
过程
SCWO
WAO
焚烧
温度℃
400~600
150~350
2000~3000
压力105pa
300~400
20~200
常压
催化剂
不需
需
不需
停留时间
≤1min
15~120min
长(>10min)
去除率
>%
75%~90%
%
自热
是
是
否
适用性
普适
受限制
普适
排出物
无毒、无色
有毒、有色
含NOX等
后续处理
不需
需
需
运用超临界水氧化技术处理城市污泥
超临界水氧化系统处理有害废液对照图 (左:反应前废液;右:反应后COD<30ppm)
超临界水氧化装置
新光Pantec的试验工厂
目前发展SCWO技术的主要国家及应用对象
德国:除美国外最主要的研究国家,研究方向为工业废水与废弃
物的处理,如纸浆厂与制药厂的废水以及电子工厂的下脚
料等。目前已开发出多种具抗腐蚀的反应器。
法国:主要研究放射性废水及油墨废水。
瑞典:以工业应用于处理含胺废水。
瑞士:已开发出抗腐蚀反应器。
西班牙:已开发出抗腐蚀反应器。
英国:以Nottingham大学研究为主,仍停留于实验室阶段。
日本:主要研究危险性废弃物或废水,以PCBs、Dioxin的去除研
究为主。为目前少数拥有工业化技术与经验的国家之一。
中国:也将SCWO技术列为国家科技部重点发展的高新技术。韩恩
厚博士在中国科学院和国家科委的支持下,率先在国内开
展超临界水的研究。正在研制的我国首套超临界水氧化
实验系统将对我国的载人飞船、核潜艇、垃圾处理等方面
产生重大影响。