超臨界水氧化技術處理工業(yè)廢水的研究進展

劉春明，董秀芹，張敏華

（天津大學中石化石油化工技術開發(fā)中心綠色合成與轉(zhuǎn)化重點實驗室，天津 300072）

進展與述評

超臨界水氧化技術處理工業(yè)廢水的研究進展

劉春明，董秀芹，張敏華

（天津大學中石化石油化工技術開發(fā)中心綠色合成與轉(zhuǎn)化重點實驗室，天津 300072）

超臨界水氧化技術是一種新型、高效的廢物處理技術，在處理有毒、難降解工業(yè)廢水時有其獨特的優(yōu)勢。本文介紹了超臨界水氧化技術的基本原理，總結(jié)了近幾年來國內(nèi)外超臨界水氧化技術處理工業(yè)廢水的研究進展，分析了該技術存在的技術問題，主要包括腐蝕、鹽沉積、高能耗等，并在此基礎上提出了相應的解決對策。

超臨界水氧化；工業(yè)廢水；腐蝕；鹽沉積

超臨界水氧化（supercritical water oxidation，簡稱SCWO）技術是一種新型、高效的廢物處理技術，是近二十多年來發(fā)展起來的極具潛力的有機廢物處理方法。在超臨界的條件下（溫度大于374.2 ℃，壓力大于22.1 MPa），有機物、氧氣或空氣能夠與水互溶，有機物被迅速氧化成CO2、H2O等小分子化合物，在較短的停留時間內(nèi)達到較高的去除效果，特別適用于難降解、排放標準要求高的工業(yè)廢水，是一種極具前景的綠色水處理技術。該技術最早由美國學者Modell于20世紀80年代提出[1]，由于SCWO具有獨特的優(yōu)越性，各國對其進行了大量的基礎性研究，研究領域涉及造紙、冶金、醫(yī)藥、航天、化工等行業(yè)，但是要使其從實驗室走向工業(yè)化仍存在著很多難題，影響著其發(fā)展的腳步。

本文作者在論述了SCWO基本原理的基礎上，總結(jié)了近幾年來國內(nèi)外研究者使用 SCWO處理各類工業(yè)廢水的研究進展，分析了該技術存在的一些技術問題，探討了影響其工業(yè)化的主要原因及相應的解決對策。

1 SCWO技術基本原理

1.1 超臨界水的特點

水的臨界溫度和臨界壓力分別是 374.2 ℃和22.1 MPa，在此溫度和壓力之上，水則處于超臨界狀態(tài)。在超臨界的狀態(tài)下水具有一定的特性，其密度、介電常數(shù)、離子積、黏度等隨著溫度和壓力的變化而連續(xù)的變化。例如，在臨界點附近，有機物、氣體在水中的溶解度隨著水的介電常數(shù)的減小而增大，無機鹽在超臨界水中的溶解度隨介電常數(shù)的減小而減小；在超臨界的狀態(tài)下，溫度和壓力的升高使水的介電常數(shù)急劇降低，有機物、氣體能夠與水以任意比互溶[2-3]，而無機鹽在超臨界水中的溶解度急劇下降，呈鹽類析出或以濃縮鹽水的形式存在；同時，在超臨界的狀態(tài)下，氣液界面消失，超臨界水黏度低、擴散性高，具有良好的傳遞性能和混合性能。以上超臨界水的特性使SCWO成為處理有機物，特別是難降解有機物的有效技術。

1.2 超臨界水氧化法的反應機理

SCWO反應屬于自由基反應，Ding[4]、Akiya[5]等認為，在SCWO過程中，反應機理與高溫燃燒時的機理類似，主要是自由基氧化機理。以下是Ding等[4]提出的自由基氧化機理過程。

O2為氧化劑時，O2進攻有機物（RH）中的C—H鍵，如式（1）、式（2）。H2O2進一步分解為羥基自由基，如式（3）。

式（3）中，M為反應體系中的介質(zhì)，當H2O2為氧化劑時，也可以直接熱解為羥基。羥基具有較強的親電性，能與RH作用，如式（4）。

式（1）、式（2）、式（4）中產(chǎn)生的自由基R·能與O2反應生成ROO·，并進一步獲得氫原子生成過氧化物，如式（5）、式（6）。

ROOH不穩(wěn)定，極易分解為小分子化合物，迅速斷裂為甲酸或乙酸等物質(zhì)，甲酸、乙酸繼續(xù)被氧化最終轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。

Killilea等[6]研究了SCWO中N的歸宿，發(fā)現(xiàn)NH3-N、NO2--N、NO3--N和有機氮等各種形態(tài)的N在超臨界水中可轉(zhuǎn)化為N2、N2O而不生成NOx，其中 N2O可通過催化劑或提高反應溫度使之轉(zhuǎn)化為N2，反應途徑如式（7）～式（9）。

在氧化過程中，有機物中的 Cl、S、P等元素被氧化為氯鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等鹽類，而金屬則轉(zhuǎn)化為金屬的氧化物。

1.3 超臨界水氧化法的優(yōu)點

SCWO技術曾被美國能源部科學家Paulw.Hart譽為“代替焚燒法極有生命力的技術”，它較之其它廢水處理技術具有獨特的優(yōu)點。

（1）SCWO反應是均相反應，不存在相間傳質(zhì)阻力，停留時間短，反應器結(jié)構(gòu)簡單，體積小。

（2）處理范圍廣，可以分解很多有毒有害的廢棄物，如廢棄食物、太空垃圾等。

（3）反應在封閉環(huán)境中進行，排放于系統(tǒng)外的物質(zhì)通常是H2O、CO2、N2等，沒有附加污染，不會對環(huán)境構(gòu)成危害。

（4）在處理的有機物含量為2%時系統(tǒng)就可以實現(xiàn)自熱，不需要外界供熱，多余的熱量也可以回收[7]。

由于 SCWO在處理有機廢棄物方面具有很大的優(yōu)勢，國內(nèi)外研究者已針對實際生產(chǎn)中產(chǎn)生的各種類型的工業(yè)廢水進行了SCWO的研究。

2 SCWO處理工業(yè)廢水的研究進展

近幾年來，人們對SCWO的研究不再局限于簡單的有機物和模擬廢水的降解，對于化工生產(chǎn)中產(chǎn)生的各種復雜廢水的SCWO降解，國內(nèi)外研究者也做了大量的實驗工作。

2.1 含油污水的處理

在石油裂解、精煉的過程中會產(chǎn)生大量的含油污水，其成分復雜，主要包括烷烴、芳香類、脂類等化合物。

趙朝成、趙東風等[8]用超臨界水氧化處理了含油污水，實驗結(jié)果表明SCWO可以有效去除含油污水使之轉(zhuǎn)化為無毒、無害的小分子化合物，實驗過程中溫度的升高有利于COD的脫除，壓力對COD脫除的影響較小。荊國林等[9]進行了含油污泥的SCWO實驗研究，結(jié)果表明，SCWO可以有效去除含油污泥中的原油，去除率可達95%，隨著溫度、壓力、停留時間的增加，含油污泥中原油的去除率增加，含油污泥的pH值對實驗結(jié)果影響較小。Cui等[10]在溫度663～723 K、壓力23～27 MPa、停留時間1～10 min的條件下對含油污水進行了SCWO處理，污水中COD去除率可達92%，溫度和停留時間對COD去除影響較大，壓力和O2過量倍數(shù)對結(jié)果影響較小。由實驗結(jié)果推導出的動力學方程如式（10）。

動力學研究是 SCWO技術的一個重要組成部分，動力學不僅可以探究反應本身的機理，而且也是進行工程設計、過程控制和技術經(jīng)濟評價的基本依據(jù)。韋朝海等[11]對廢水降解和SCWO的動力學進行了大量的研究，如分析了對氯苯酚超臨界水脫氯的反應動力學，并在此基礎上提出了了反應機理，推測反應過程中伴隨自由基參加的耦合反應占主導，為進一步的工藝應用提供了基礎。

2.2 橄欖油廢水的處理

地中海國家橄欖油的應用比較廣泛，由此產(chǎn)生的一些廢水（主要包括酚類、多元醇類、含氮類化合物）對環(huán)境污染嚴重，且生化性較差，生物降解效果不理想。

Sogut等[12]采用SCWO處理了此類廢水，效果比較顯著，TOC去除率可以達到 99.96%，在超臨界的條件下，溫度升高、壓力降低有利于TOC的去除，主要原因是流體的密度是溫度和壓力共同作用的結(jié)果。在實驗的基礎上，推導出了反應的動力學方程，如式（11）。

方程的前半部分是高溫分解反應，TOC的反應級數(shù)為1；后半部分是氧化反應，TOC和O2的反應級數(shù)分別為1.02（±0.03）、0.89（±0.054）。此動力學方程考慮到了高溫熱分解和氧氣對實驗的影響，相比之前的研究更加完善。

2.3 含多氯聯(lián)苯廢水的處理

多氯聯(lián)苯主要用做潤滑材料、增塑劑、殺蟲劑、熱載體及變壓器油等，在使用過程中會產(chǎn)生含有多氯聯(lián)苯的廢水，多氯聯(lián)苯劇毒、有致癌性，污染水體和大氣，對環(huán)境危害極大。

韋朝海等[13]在超（亞）臨界水中進行了多氯聯(lián)苯的處理，分別從超臨界水氧化、超臨界水裂解及亞臨界水還原3個方面闡明了多氯聯(lián)苯在超臨界水中降解的反應路徑和降解效率，考察了不同添加劑對多氯聯(lián)苯脫氯和分解的作用機理，并探討了甲醇在超臨界水氧化和超臨界水裂解條件下促進多氯聯(lián)苯降解的機制的不同，同時對SCWO處理對氯聯(lián)苯的經(jīng)濟性進行了評價。

Marulanda等[14]使用SCWO處理了由變壓器油產(chǎn)生的含多氯聯(lián)苯的廢水，在539 ℃、24.1 MPa、氧氣過量3.5倍的條件下，TOC去除率可達99.6%，多氯聯(lián)苯量低于檢出限。根據(jù)實驗結(jié)果設計了一套處理該廢水的中試裝置，并對可行性進行了分析，結(jié)果顯示：SCWO處理含多氯聯(lián)苯廢水的成本低于焚燒處理該廢水的成本，體現(xiàn)了SCWO在處理廢水方面的經(jīng)濟性。

2.4 含丙烯腈廢水的處理

丙烯腈是一種無色有辛辣氣味的液體，廣泛用于合成橡膠、塑料、纖維等。水環(huán)境中微量丙烯腈的存在就會造成水體的高毒性，在丙烯腈生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生大量廢水，成分復雜，主要包括丙烯腈、乙腈、丙烯酰胺等。丙烯腈廢水的處理已成為相關企業(yè)的當務之急。

Shin等[15]對丙烯腈生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水進行了SCWO降解研究，溫度范圍是299～552 ℃，壓力為25 MPa，TOC的起始濃度范圍為0.27～2.10 mol/L，停留時間3～30 s，處理后廢水的TOC去除率可達到97%。實驗中溫度和停留時間的增大有利于TOC的去除，TOC的初始濃度對實驗結(jié)果影響較小。

2.5 印染廢水的處理

印染廢水是工業(yè)廢水排放大戶，其有機物含量高、色度深、堿性大，排入水中會使水體腐敗，嚴重污染環(huán)境。Sogut等[16]針對印染廢水進行了SCWO的研究，在反應溫度400～600 ℃、壓力25 Mpa、停留時間8～16 s的條件范圍內(nèi)，TOC可以去除完全。

2.6 焦化廢水的處理

焦化廢水主要來自于煉焦、煤氣凈化及化工產(chǎn)品精制等過程，排放量大，水質(zhì)成分復雜。廢水中所含的有機物種類繁多，主要包括酚類、多環(huán)芳香類及含氮氧硫的雜環(huán)化合物，無機物主要包括氨氮、硫化物、氰化物等，是一種典型的難降解工業(yè)廢水，超標排放會造成環(huán)境的嚴重污染。針對焦化廢水的SCWO降解研究，國內(nèi)學者做了一些工作。

陳新宇[17]以苯酚、喹啉、氨氮模擬焦化廢水，以錳的氧化物為催化劑，在460 ℃、28 MPa、停留時間2 s的條件下，TOC和NH3就可以完全去除。由于焦化廢水中含有大量的氨氮，降解所需溫度較高，Bermejo等[18]對國外氨氮廢水的SCWO降解研究進行了總結(jié)，在500 ℃左右，氨氮基本不降解，使用催化劑或其它添加劑可以加快反應速率，減少反應時間，降低反應溫度，優(yōu)化反應路徑。吳錦華等[19]對催化超臨界水氧化處理廢水進行了總結(jié)，闡述了該過程的工藝流程和影響因素，歸納了SCWO的催化機理、動力學及催化劑的研究進展。

全魁等[20]采用間歇式 SCWO裝置對焦油高酚水進行了處理，在420 ℃、25 MPa、停留時間30 min的條件下，處理后廢水中COD含量接近國家二級排放標準，但由于反應溫度較低，氨氮去除效果不明顯。劉彥華等[21]采用連續(xù)式超臨界水氧化裝置對焦化廢水進行降解，在600 ℃、25 MPa、停留時間25 s的條件下，處理后的廢水COD、揮發(fā)酚、氨氮均可以達到國家一級排放標準（GB13456—1992）。

以上研究表明影響工業(yè)廢水在超臨界水中降解的主要因素包括溫度、壓力、反應物濃度、停留時間、氧化劑及催化劑等。溫度升高可以加快反應速率，同時降低了反應物的密度。在遠離臨界點的區(qū)域，升溫對反應速率的影響大于對反應密度的影響，所以升高溫度可以加快有機物的氧化；但在臨界點附近，情形剛好相反，升溫不利于有機物氧化反應的進行。壓力會影響水的密度，從而導致反應物濃度的改變，影響反應速率。在其它條件不變的情況下，停留時間的增加可以使有機物的轉(zhuǎn)化率增大，當時間足夠長時，隨著反應的進行，反應物濃度降低，使反應速率下降。催化劑的加入可以降低反應溫度和壓力，縮短反應停留時間，加快反應速率，提高有機物的去除效率，減少副產(chǎn)物的生成，并且在一定的條件下，可以適當?shù)亟档头磻牟僮鞒杀尽?/p>

3 影響SCWO工業(yè)化的原因

SCWO作為一種綠色環(huán)保技術，在處理有毒、難降解和高濃度有害物質(zhì)上有很多優(yōu)勢，在過去的十幾年中，人們已投入大量精力進行研究，但是要使其從實驗室走到工業(yè)化還有很多難題。影響SCWO工業(yè)化的難題主要包括：設備的腐蝕問題、無機鹽在超臨界狀態(tài)下沉積所造成的設備堵塞和結(jié)垢問題、高溫高壓所帶來的高能耗、高投資問題等。

3.1 設備的腐蝕問題

SCWO通常是在高溫、高壓的條件下進行，對反應器等設備腐蝕極為嚴重，尤其是當反應物料中含有Cl、S、P等元素時會加劇腐蝕。20世紀90年代，人們就已經(jīng)意識到腐蝕是影響SCWO工業(yè)化的一大技術難題，許多學者做了大量工作，試圖找到合適的材料。Huang等[22]在合金材料腐蝕實驗中發(fā)現(xiàn)，在水的臨界點附近，合金的腐蝕速率與溫度升高成指數(shù)關系，溫度升高，腐蝕速率增大，但當溫度超過臨界溫度時，腐蝕速率隨著溫度的升高而降低。

大多數(shù)金屬材料的抗腐蝕性能主要依賴于氧化層在超臨界水中的溶解性，而在超臨界水中所溶解的 O2或其它氧化劑會在氧化過程中產(chǎn)生高活性的自由基，加速了金屬材料在超臨界狀態(tài)下的腐蝕速度[23]。目前，發(fā)現(xiàn)的耐SCWO腐蝕性較好的鎳基超合金Inconel 625和Hastelloy C-276，在SCWO環(huán)境中腐蝕速率均達到了 17.8 mm/a，遠高于設備材料所要求的腐蝕速率（低于0.5 mm/a）。

3.2 鹽沉積問題

在常溫下，大部分的鹽類在水中的溶解度較大，但是在密度較低的超臨界水中溶解度極小[24-25]。鹽在超臨界水中的低溶解性導致在使用 SCWO處理含鹽物系時，溶解在流動相中的鹽會沉積析出，造成設備的堵塞，影響設備的傳熱性能，嚴重時會使SCWO無法順利進行。在實驗過程中有兩種原因可導致SCWO反應器中析出鹽：①廢水本身所含有的無機鹽；②中和反應物中的酸性物質(zhì)減少腐蝕所形成的鹽。析出的鹽會在反應器內(nèi)壁上結(jié)垢，造成傳熱阻力，影響設備運行的經(jīng)濟性。

3.3 高能耗、高投資問題

SCWO是在高溫、高壓的條件下進行，在反應過程中需要消耗大量的能量，所需要的氧化劑、處理復雜物系時所需要的特殊反應器等都會使成本增大，因此，如何降低運行成本、有效地利用反應放出的熱量是實現(xiàn)工業(yè)化必須解決的問題。

4 解決對策

4.1 腐蝕問題的解決對策

根據(jù)實驗的反應條件及所處理物系的性質(zhì)，可以選擇合適的設備材質(zhì)和反應器類型，目前，國內(nèi)外的研究者對超臨界狀態(tài)下的耐腐蝕性材料進行了大量的研究。

Watanabe等[26]研究了氧分壓對 Fe、Ni、Cr 3種純金屬抗腐蝕性能的影響，研究結(jié)果表明，氧分壓的增加會加劇3種物質(zhì)的腐蝕，相比于Fe和Ni，Cr具有較好的穩(wěn)定性。Peter等[27]對合金材料進行了研究，認為Cr可以增加合金在酸性環(huán)境下的抗腐蝕性能，Ni可以提高合金在堿性環(huán)境下的抗腐蝕性能，在其它金屬元素易溶解的環(huán)境下，Mo可以起到較好的鈍化作用。Tan[28-29]和Chen[30]等分別對馬氏體不銹鋼HCM12A和T91進行了研究，結(jié)果表明，Cr的存在增加了合金的抗腐蝕性能。另外，許多研究者還將具有很好抗腐蝕性能的貴金屬用于制造反應器的材料中，但是由于這些貴金屬的機械強度小，反應器需要經(jīng)過特殊的設計。

研究新型的防腐蝕型反應器是解決 SCWO腐蝕問題的另一個研究方向，目前已見報道的有蒸發(fā)壁式反應器[31-32]。這種反應器（圖 1）內(nèi)部加入了微型陶瓷管，陶瓷管與反應器壁間充滿水，水通過陶瓷管的微孔滲入陶瓷管內(nèi)表面形成一層水膜，廢水和氧化劑在陶瓷管內(nèi)反應，水膜有效地阻止了氧化劑與反應器壁的接觸，達到了防腐蝕的目的。

圖1 蒸發(fā)壁式反應器

Prikopsky等[33]也對蒸發(fā)壁式反應器進行了研究，在經(jīng)歷了500 h的反應后，反應器內(nèi)部沒有出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。

4.2 鹽沉積問題的解決對策

隨著研究的深入，人們對SCWO過程中出現(xiàn)的鹽沉積問題提出了一些解決措施，如定期進行酸洗、提高系統(tǒng)的壓力、加入干擾離子、引入可移動的表面、對含鹽量較高的廢水進行預處理等。但是，這些方法都存在著缺陷，如：定期進行酸洗，殘留在設備中的酸可能會加劇對設備的腐蝕；提高系統(tǒng)的壓力，對反應器的設計提出了更高的要求；加入干擾離子，雖然在一定程度上可以減少鹽的沉積，但是添加了新的雜質(zhì)；引入可移動的表面，可以使反應過程中沉淀下來的鹽粒滯留在這個可移動的表面上然后除去這個表面實現(xiàn)鹽的去除，但是該方法工程放大困難，很難在大規(guī)模工業(yè)上得到應用。

目前解決 SCWO鹽沉積問題的研究主要集中在反應器的改進方面，已見報道的反應器類型主要包括：逆流式反應器、蒸發(fā)壁式反應器、SUWOX反應器、雙殼攪拌反應器、TWM反應器等。

逆流式反應器[34]最早是由Modar公司設計的，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。設備主體垂直放置，沿軸分為超臨界溫度區(qū)和亞臨界溫度區(qū)兩個不同溫度區(qū)，操作時，液體進料由反應器頂部的噴嘴噴出進入到反應器的超臨界區(qū)進行反應，有害物質(zhì)迅速氧化分解，在對流的作用下反應的主要產(chǎn)物由反應器上部排出，沉積的無機鹽類在重力和慣性力的作用下進入到亞臨界區(qū)重新溶解形成濃鹽水，由反應器的底部排出。

蒸發(fā)壁式反應器（圖 1）內(nèi)部有多孔內(nèi)管，反應器外管與多孔內(nèi)管中間形成環(huán)形水簾，不僅可以達到防腐蝕的目的，還可以有效地避免無機鹽在反應器壁上沉積。

SUWOX反應器與蒸發(fā)壁式反應器結(jié)構(gòu)有所不同，SUWOX反應器內(nèi)殼壁面沒有小孔。最初提出的 SUWOX反應器[35]是由垂直反應區(qū)和水平冷卻區(qū)組成，在水平冷卻區(qū)，兩殼層之間的流體與SCWO反應后的流體進行換熱，將反應后的流體冷卻，冷卻后的流體進行中和處理除去其中的酸，反應所形成的溶鹽經(jīng)后續(xù)分離除去。

圖2 逆流式反應器

隨著研究的深入，SUWOX反應裝置的結(jié)構(gòu)得到改進。Lee等[36]開發(fā)出了流動型SUWOX反應器（如圖3），將原來的垂直反應區(qū)和水平冷卻區(qū)整合到一起，操作時用高壓泵將廢水和氧化劑注入到內(nèi)殼反應器，加熱使其發(fā)生氧化反應，同時從設備下部注入清水，平衡內(nèi)殼的流體壓力，清水與反應器上部注入的中和試劑混合后流入反應器的頂部將內(nèi)殼流體冷卻、中和，避免了鹽的析出，中和后的混合流體由反應器頂部排出進行后續(xù)處理。

雙殼攪拌反應器是由 Calzavara等[37]開發(fā)出來的帶有攪拌槳的SCWO裝置（圖4）。該設備主體是水平放置的不銹鋼耐壓容器，內(nèi)部沿壁兩側(cè)設有鈦材料耐腐蝕內(nèi)殼導流筒，導流管將容器分為相互連通的內(nèi)腔和環(huán)隙兩部分，其內(nèi)腔沿軸方向設有磁力攪拌槳，反應管外部的加熱器將反應器分為超臨界反應區(qū)（左側(cè)）和亞臨界區(qū)（右側(cè)），操作時從反應器右側(cè)進料口注入的水和氧化劑沿導流管流到反應器左側(cè)，與待處理的廢水混合進入反應器內(nèi)筒的超臨界反應區(qū)進行反應，攪拌槳可以將氧化劑與廢水充分混合，還可以減少鹽在反應器壁面的沉積，氧化處理后的流體進入到亞臨界區(qū)，其中的鹽溶解于水中由右側(cè)排出口排出。

圖3 流動型SUWOX反應器

圖4 雙殼攪拌反應器

TWM反應器是由Xu等[38]研制的，將逆流式反應器和蒸發(fā)壁式反應器結(jié)合在一起，綜合了兩者的優(yōu)點，有效地降低了腐蝕速率，減少了腐蝕性廢液與反應器表面的接觸，同時也減少了鹽在反應器內(nèi)的析出。TWR反應器可以準確地控制反應器內(nèi)部各區(qū)域的溫度以達到所需要的臨界區(qū)和亞臨界區(qū)，具有很大的優(yōu)勢。

4.3 高能耗、高成本問題的解決對策

SCWO是放熱反應，在一定的條件下，反應放出來的熱量可以實現(xiàn)系統(tǒng)的熱平衡，從而實現(xiàn)操作過程的能量自補償。Cocero等[7]用Aspen Plus模擬了正己烷和乙酸的SCWO過程，通過熱量計算和流程優(yōu)化實現(xiàn)了熱量的綜合利用。廖傳華等[39]對SCWO過程的能量設計進行了總結(jié)，提出了幾種熱耦合的方法，包括超臨界水氧化過程與熱量回收系統(tǒng)的耦合、超臨界水氧化過程與透平系統(tǒng)的耦合、超臨界水氧化過程與多效蒸發(fā)系統(tǒng)的耦合等。

SCWO系統(tǒng)熱集成是在模擬計算基礎上，綜合考慮系統(tǒng)熱平衡網(wǎng)絡，降低SCWO運行成本的一個重要措施。研究結(jié)果表明[40]，采用超臨界透平裝置或蘭金循環(huán)可以很好地回收反應熱，維持系統(tǒng)自熱平衡，但這也是有條件的：當處理廢水中的有機物質(zhì)量分數(shù)在1%～20%時，可以實現(xiàn)自熱或向外提供回收的熱量；當有機物含量過低時，在氧化過程中釋放的熱量有限，不足以自熱；而當有機物含量超過20%時，選用焚燒技術更為合適。

通過熱量的綜合利用可以有效地降低 SCWO處理廢水的成本，同時選擇合適的氧化劑也可以使運行成本減少。

5 結(jié) 語

超臨界水氧化技術具有快速、高效的優(yōu)點，是一種極具潛力的有機廢物處理技術，特別是在處理難生化、有毒、難降解的有機廢物時優(yōu)勢更為明顯。雖然目前超臨界水氧化技術存在著一些難題影響了其工業(yè)化的發(fā)展，但是相信在不久的將來，隨著人們對超臨界水氧化反應機理研究的深入、新型耐高溫耐腐蝕材料的開發(fā)以及特殊反應器的研制，超臨界水氧化技術勢必會得到越來越廣泛的應用，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益。

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Industrial wastewater oxidation in supercritical water

LIU Chunming，DONG Xiuqin，ZHANG Minhua
（Key Laboratory of Green Synthesis Conversion，R&D Center for Petrochemical Technology，SINOPEC，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

Supercritical water oxidation（SCWO）is a new and highly effective technique for disposal of organic wastes. It has special advantages of disposing of wastes that are noxious or difficult to decompose. The paper summarizes its basic principles and applications for treatment of industrial wastes，and analyzes some of its disadvantages. These disadvantages refer to corrosion，salt precipitation and high energy consumption. Some possible approaches to resolving these problems are also discussed.

supercritical water oxidation；industrial wastewater；corrosion；precipitation

X 703

A

1000-6613（2011）08-1841-07

2011-02-22；修改稿日期2011-03-13。

劉明春（1986—），男，碩士研究生。E-mail lchunming 0211@126.com。聯(lián)系人：董秀芹，研究員，博士生導師，從事超臨界水氧化、分子模擬研究。E-mail xqdong@tju.edu.cn。