现代水处理方法—超临界水氧化法

现代水处理方法现代水处理方法————超临界水氧化法超临界水氧化法现代水处理方法现代水处理方法————超临界水氧化法超临界水氧化法摘要摘要：由于水资源的污染，人们生活所需的洁净的淡水资源也越来越少了。为了改善这种状况，人们采取了许多措施来治理、净化这些受污染的水源。使得生活、生产用水能够满足人们的需求。而超临界水氧化法就是采取措施的一种。这里将对超临界水氧化法做一个介绍，使我们对这种新型氧化方法有一个认识。关键词关键词：水处理；超临界水氧化法我们的生活每天都离不开水，水可以说是人类或者是所有生物生存和社会发展所必需的自然资源。水资源是一种可以循环利用的自然资源。但现今，水资源（尤其指淡水资源）的缺乏日益严峻，其中最主要的原因是因为水资源受到了污染。水资源受到污染，致使我们的生活用水量也受到影响，尤其在一些缺水地区，人们经常都喝不上水。目前，全世界约有40%的人口面临缺水问题。而为了改善这种状况，使得被污染的水源被二次利用，人们采取了许多措施来治理、净化这些受污染的水源。这里将介绍的就是其中一种方法——超临界水氧化法。在我们采用氧化技术的时候，首先要注意的是先查明水中有哪些还原性物质，要了解选用的氧化剂发生热化学反应的可能性[1]。这样我们在选择氧化剂和氧化方法的时候才能有一个较好的依据，而不至于氧化率过低或者发生一些危险事件等。目前，水处理的氧化方法是水处理中应用最广、发展最快的方法。在新型氧化方法中，主要可以又可以分为湿式催化氧化法、超临界水氧化法、半导体光催化氧化法和声空氧化四种类型。[1]图一新型氧化方法的分类而超临界水氧化法正是新型氧化方法中的一种。由于超临界水氧化法可以将水中的有机物彻底氧化为二氧化碳和水，这样一来，不仅被污染的水资源得到了净化，而且由于有机物得到了彻底氧化，所产生的二氧化碳和水对我们的生活也是一种有益的物质。因此，在水工业界中，超临界水氧化法引起了人们特别的关注。图二超临界水氧化法流程[1]废水氧气SCWO反应器热交换器减压器气液分离器气液超临界水氧化法又简称为SCWO法，它在1980年代中期就已经被美国学者Modell提出，现在我国也开始此法的应用技术的研究[1]。而超临界水氧化法的工艺流程如图二所示，它是用氧气作为氧化剂，在SCWO反应器中与废水发生反应，然后经过一系列的处理，最终被分离为气体（二氧化碳）和液体（水）。对于超临界水我们是如何来界定的呢？由图三可以看出水的各种状态的要求。图三水的物态图[1]我们已知，水的临界温度为374.2℃，临界压力为374.2℃，临界体积为0.045L/mol，临界密度为320kg/m3。在一定的温度和压力下，水可以处于固态、液态、气态和超临界状态[1]。具体的划分条件如图三所示。而由图三可知，当水的温度超过374.2℃，压强超过374.2℃时，便达到了超临界状态，也就是我们所说的超临界水。要了解超临界水氧化法，首先要弄清楚超临界水与普通水的区别。表一表一超临界水与普通水的区别超临界水与普通水的区别水内容普通水超临界水盐溶解度大小有机物、氧等溶解度小大（如苯、氧气、氮气、己烷等在超临界水中完全互溶）介电常数高（81）低（小于5）密度大（0.994g/cm3）小（0.332g/cm3）粘度大小扩散系数小大从上表可以看出，在超临界状态下，有机物、氧变得易溶于水并形成均匀体系，既变为一相，相间传质阻力消失，为有机物的氧化创造了充分反映的环境。[1]了解了超临界水，接下来就将介绍超临界水体系的氧化机理。在超临界水中，有机物可以很快的被氧化，而且这种氧化是自发的，不需要有什么特定的条件来催化它的氧化。这种氧化反应可以在短短的几分钟甚至是几秒钟之内就完成，在这个过程中，有机物就可以被完全的氧化。在超临界水氧化法中采用的氧化剂有氧气、臭氧和双氧水。[1]P，MPa374.222.1t，℃水（s）水（l）水（g）CSCF图四超临界水氧化法的应用在我们的生活中，超临界水氧化法主要应用于：废水的处理，污泥的处理以及垃圾焚烧飞灰处理三个方面。当我们用作废水处理时，废水中的许多有机物可以很快的被氧化完全，而且有机物的去除率也很高。超临界水不仅仅可以对有机物进行氧化，对污泥和其他废物（如垃圾焚烧飞灰）也有很好的氧化效果。由此可以看出，超临界水氧化法的适用范围很广。并且氧化产物中的盐易于分解，不出现二次污染，处理后的水可以重复使用[1]。最后，再介绍一下超临界水氧化装置。目前，超临界水氧化的装置有三种：管式反应器、罐式反应器及蒸发壁反应器[1]。图五超临界水氧化装置下表即为三中反映器的图例。表二表二超临界水氧化装置超临界水氧化装置图例名称管式反应器罐式反应器出水氧气进料冷却水600℃出水进料搅拌和热传输600℃氧化和盐沉积冷却水盐水蒸发壁反应器虽然，在国外已有工业规模的超临界水氧化装置投入