現(xiàn)代水處理方法—超臨界水氧化法

1、現(xiàn)代水處理方法 超臨界水氧化法 現(xiàn)代水處理方法超臨界水氧化法摘要：由于水資源的污染，人們生活所需的潔凈的淡水資源也越來越少了。為了改善這種狀況，人們采取了許多措施來治理、凈化這些受污染的水源。使得生活、生產用水能夠滿足人們的需求。而超臨界水氧化法就是采取措施的一種。這里將對超臨界水氧化法做一個介紹，使我們對這種新型氧化方法有一個認識。關鍵詞：水處理；超臨界水氧化法我們的生活每天都離不開水，水可以說是人類或者是所有生物生存和社會發(fā)展所必需的自然資源。水資源是一種可以循環(huán)利用的自然資源。但現(xiàn)今，水資源（尤其指淡水資源）的缺乏日益嚴峻，其中最主要的原因是因為水資源受到了污染。水資源受到污染，致使我們

2、的生活用水量也受到影響，尤其在一些缺水地區(qū)，人們經常都喝不上水。目前，全世界約有40%的人口面臨缺水問題。而為了改善這種狀況，使得被污染的水源被二次利用，人們采取了許多措施來治理、凈化這些受污染的水源。這里將介紹的就是其中一種方法超臨界水氧化法。在我們采用氧化技術的時候，首先要注意的是先查明水中有哪些還原性物質，要了解選用的氧化劑發(fā)生熱化學反應的可能性1。這樣我們在選擇氧化劑和氧化方法的時候才能有一個較好的依據(jù)，而不至于氧化率過低或者發(fā)生一些危險事件等。目前，水處理的氧化方法是水處理中應用最廣、發(fā)展最快的方法。在新型氧化方法中，主要可以又可以分為濕式催化氧化法、超臨界水氧化法、半導體光催化氧化

3、法和聲空氧化四種類型。1圖一 新型氧化方法的分類而超臨界水氧化法正是新型氧化方法中的一種。由于超臨界水氧化法可以將水中的有機物徹底氧化為二氧化碳和水，這樣一來，不僅被污染的水資源得到了凈化，而且由于有機物得到了徹底氧化，所產生的二氧化碳和水對我們的生活也是一種有益的物質。因此，在水工業(yè)界中，超臨界水氧化法引起了人們特別的關注。 廢水 氧氣氣氣液分離器減壓器熱交換器SCWO反應器液圖二 超臨界水氧化法流程1超臨界水氧化法又簡稱為SCWO法，它在1980年代中期就已經被美國學者Modell提出，現(xiàn)在我國也開始此法的應用技術的研究1。而超臨界水氧化法的工藝流程如圖二所示，它是用氧氣作為氧化劑，在SC

4、WO反應器中與廢水發(fā)生反應，然后經過一系列的處理，最終被分離為氣體（二氧化碳）和液體（水）。對于超臨界水我們是如何來界定的呢？由圖三可以看出水的各種狀態(tài)的要求。P， MPaCSCFt，374.2水（g）水（l）水（s）22.1圖三 水的物態(tài)圖1我們已知，水的臨界溫度為374.2，臨界壓力為374.2，臨界體積為0.045L/mol，臨界密度為320kg/ m3。在一定的溫度和壓力下，水可以處于固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和超臨界狀態(tài)1。具體的劃分條件如圖三所示。而由圖三可知，當水的溫度超過374.2，壓強超過374.2時，便達到了超臨界狀態(tài)，也就是我們所說的超臨界水。要了解超臨界水氧化法，首先要弄清楚超臨

5、界水與普通水的區(qū)別。 表一 超臨界水與普通水的區(qū)別 水內容普通水超臨界水鹽溶解度大小有機物、氧等溶解度小大（如苯、氧氣、氮氣、己烷等在超臨界水中完全互溶）介電常數(shù)高 （81）低 （小于5）密度大 （0.994g/cm3）小 （0.332 g/cm3）粘度大小擴散系數(shù)小大從上表可以看出，在超臨界狀態(tài)下，有機物、氧變得易溶于水并形成均勻體系，既變?yōu)橐幌?，相間傳質阻力消失，為有機物的氧化創(chuàng)造了充分反映的環(huán)境。1了解了超臨界水，接下來就將介紹超臨界水體系的氧化機理。在超臨界水中，有機物可以很快的被氧化，而且這種氧化是自發(fā)的，不需要有什么特定的條件來催化它的氧化。這種氧化反應可以在短短的幾分鐘甚至是幾秒

6、鐘之內就完成，在這個過程中，有機物就可以被完全的氧化。在超臨界水氧化法中采用的氧化劑有氧氣、臭氧和雙氧水。1圖四 超臨界水氧化法的應用在我們的生活中，超臨界水氧化法主要應用于：廢水的處理，污泥的處理以及垃圾焚燒飛灰處理三個方面。當我們用作廢水處理時，廢水中的許多有機物可以很快的被氧化完全，而且有機物的去除率也很高。超臨界水不僅僅可以對有機物進行氧化，對污泥和其他廢物（如垃圾焚燒飛灰）也有很好的氧化效果。由此可以看出，超臨界水氧化法的適用范圍很廣。并且氧化產物中的鹽易于分解，不出現(xiàn)二次污染，處理后的水可以重復使用1。最后，再介紹一下超臨界水氧化裝置。目前，超臨界水氧化的裝置有三種：管式反應器、罐式反應器及蒸發(fā)壁反應器1。圖五 超臨界水氧化裝置下表即為三中反映器的圖例。表二 超臨界水氧化裝置圖例名稱出水進料氧氣冷卻水管式反應器鹽水冷卻水氧化和鹽沉積攪拌和熱傳輸 600出水進料600罐式反應器多孔襯里壓力防止蒸汽壁蒸汽流蒸汽流蒸發(fā)壁反應器雖然，在國外已有工業(yè)規(guī)模的超臨界水氧化裝置投入運行，但仍限于處理少數(shù)幾種類型的廢水1。主要原因是因為超臨界水氧化法所需的環(huán)境要求較高，它需要在水的溫度超過374.2，壓強超過374.2時才能達到超臨界狀態(tài)，所以目前使用的還較少。超臨界水氧化法還存在著裝置易腐蝕、鹽類沉積等問題，等待我們進一步