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　　近年來，隨著工業化、城鎮化進程的加快，我國的城市固廢產生量呈現出逐漸增長態勢。根據生態環保部發布的《2018年全國大、中城市固體廢物污染環境防治年報》公布的數據顯示：2017年，全國202個大、中城市一般固廢、工業危廢、醫療廢物和生活垃圾產生量分別為13.1億t、0.401億t、78.1萬t和2.19億t，較上一年度均有不同程度增長。固廢的處理應堅持：減量化、資源化和無害化原則，通過預處理(破碎、固化、分選等)、填埋、焚燒、堆肥等，實現“三化”處理效果。

　　1、超(chao)臨界水氧(yang)化技術原理介(jie)紹(shao)

　　1.1 工(gong)藝原理(li)

　　超(chao)臨界(jie)水(shui)氧(yang)化(hua)(hua)技術(shu)(SCWO)，將超(chao)臨界(jie)水(shui)作為(wei)反(fan)應介質(zhi)，實現有(you)機物(wu)氧(yang)化(hua)(hua)分(fen)解。超(chao)臨界(jie)水(shui)使氧(yang)化(hua)(hua)劑、有(you)機物(wu)、水(shui)形(xing)成(cheng)(cheng)都是(shi)一(yi)相(xiang)(xiang)，解決了相(xiang)(xiang)間物(wu)質(zhi)傳輸阻力(li)，使固相(xiang)(xiang)、氣相(xiang)(xiang)間的多相(xiang)(xiang)反(fan)應成(cheng)(cheng)為(wei)單相(xiang)(xiang)反(fan)應下進(jin)行。SCWO反(fan)應條件(jian)：溫(wen)度(du)達(da)到400～600℃，壓力(li)30～50MPa，在極短(duan)時間內實現對(dui)有(you)機成(cheng)(cheng)分(fen)破壞效果，且反(fan)應的非常徹底，去除率達(da)99%以上。超(chao)臨界(jie)水(shui)氧(yang)化(hua)(hua)反(fan)應后，有(you)機化(hua)(hua)合物(wu)氧(yang)化(hua)(hua)成(cheng)(cheng)二氧(yang)化(hua)(hua)碳和水(shui)，磷、硫轉換成(cheng)(cheng)硫酸鹽、磷酸鹽。氯(lv)轉化(hua)(hua)為(wei)氮(dan)氣或氯(lv)離(li)子金屬鹽。

　　1.2 超臨界水特點

　　超(chao)(chao)臨(lin)(lin)界水傳輸性質及物(wu)(wu)(wu)理特點介于液體(ti)與(yu)氣體(ti)之間，與(yu)普通水相比，粘(zhan)度(du)較低、密度(du)易(yi)改變(bian)、極性較小(xiao)、易(yi)擴散、表面張力較低等(deng)等(deng)特點。且在(zai)室溫水中難溶的化(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)超(chao)(chao)臨(lin)(lin)界氧化(hua)(hua)(hua)技(ji)術條件下(xia)易(yi)溶，也對某些室溫易(yi)溶下(xia)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)在(zai)超(chao)(chao)臨(lin)(lin)界氧化(hua)(hua)(hua)技(ji)術條件下(xia)難溶。對有機(ji)物(wu)(wu)(wu)溶解度(du)較高，鹽類(lei)溶解度(du)則較低。

　　1.3 超臨(lin)界水氧化技(ji)術優點

　　采取超臨界水氧化技術處理城市(shi)固(gu)廢具有(you)：

　　(1)處理效率(lv)高。

　　SCWO處(chu)理(li)工藝中形成的碳氫(qing)化合(he)物、水體以(yi)及氧(yang)氣(qi)均為一相(xiang)，無傳質阻力，具有很高氧(yang)化效(xiao)率，對(dui)有機物的去除效(xiao)果能夠達到99%。

　　(2)設備結構簡單。

　　SCWO能夠使固廢(fei)在超臨界水環境中實(shi)現均相反應，速率快，停留時(shi)間低(di)于(yu)60s，設備結構簡單，體積小，投入低(di)。

　　(3)沒有(you)二次污(wu)染。

　　SCWO是在(zai)封閉的環境中進行，固廢中的有(you)毒、有(you)害(hai)及難降(jiang)解有(you)機(ji)物在(zai)高溫、適當(dang)壓力和停留時(shi)間條件下氧化成CO2、H2O，以及磷酸(suan)鹽、硫(liu)酸(suan)鹽等無機(ji)組(zu)分。

　　(4)能源節(jie)約效(xiao)果。

　　SCWO處理城市固廢，在有機物質(zhi)量分數(shu)>2%會發(fa)生(sheng)自熱反應，無需供熱，多余熱能可回收再利用。

　　2、超臨界水氧化技術在城市固廢中的應用

　　2.1 處理(li)市政污泥

　　SCWO對(dui)城市(shi)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理(li)廠污(wu)(wu)泥(ni)(ni)具有(you)分解徹底的(de)效果(guo)。Shanableh等，在(zai)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)固體濃(nong)度(du)5%、固液(ye)兩相COD46500mg/L，在(zai)選擇超臨(lin)界水(shui)(shui)氧化技術(shu)處(chu)(chu)理(li)市(shi)政(zheng)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)，既徹底破壞污(wu)(wu)泥(ni)(ni)，揮發酸(suan)等中間(jian)產物也徹底解決(jue)。Goto等人利用(yong)(yong)SCWO處(chu)(chu)理(li)市(shi)政(zheng)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)，在(zai)溫(wen)度(du)達(da)450℃、壓力達(da)30MPa，以及反應時間(jian)4min諸條(tiao)件(jian)下，市(shi)政(zheng)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)的(de)處(chu)(chu)理(li)效果(guo)達(da)99.4%。與其他(ta)工(gong)藝相比(見表1)，SCWO處(chu)(chu)理(li)市(shi)政(zheng)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)具有(you)流程(cheng)短、無二次(ci)污(wu)(wu)染，無殘灰，可(ke)適(shi)用(yong)(yong)各種有(you)毒(du)有(you)害物質的(de)處(chu)(chu)理(li)，去除(chu)效率高達(da)99%以上，反應結構簡單，投資少，可(ke)有(you)效減少排水(shui)(shui)效果(guo)。

　　2.2 尼龍降(jiang)解(jie)

　　Meng等(deng)人利用SCWO處理尼(ni)龍塑料固(gu)廢，在溫度380℃、壓力28MPa、反應時間為30min條件下，尼(ni)龍被徹底降(jiang)解為單體。

　　2.3 聚乙烯分解回收(shou)

　　蘇曉麗等人利(li)用SCWO處理聚乙烯，溫(wen)度在450℃增(zeng)至480℃，超臨界氧化水迅(xun)速(su)分解聚乙烯，油收率超過(guo)90%。

　　2.4 聚苯乙(yi)烯降解

　　馬(ma)沛(pei)生選用(yong)SCWO工藝降(jiang)解聚(ju)(ju)苯(ben)(ben)乙(yi)烯及聚(ju)(ju)苯(ben)(ben)乙(yi)烯與聚(ju)(ju)丙烯混(hun)合塑料，在380℃，聚(ju)(ju)苯(ben)(ben)乙(yi)烯在SCWO中(zhong)1h實現(xian)徹(che)底(di)(di)降(jiang)解。聚(ju)(ju)苯(ben)(ben)乙(yi)烯/聚(ju)(ju)丙烯混(hun)合塑料(質(zhi)量比7：3)，在390℃，也在1h內實現(xian)徹(che)底(di)(di)降(jiang)解。

　　2.5 降解廢橡膠

　　杜昭輝等人，選用SCWO，將廢(fei)橡(xiang)膠在5min反應時(shi)間中，液相(xiang)混合油品回收達(da)59.2%。

　　2.6 其(qi)他

　　佐古猛采用SCWO技術處理城市固廢焚(fen)燒飛灰中(zhong)的(de)二噁英(ying)，幾(ji)乎實現(xian)了100%去(qu)除(chu)效(xiao)果。

　　3、超臨界水氧化技術不足及優化

　　3.1 不足

　　SCWO盡(jin)管在城市固廢處理中擁(yong)有(you)諸多(duo)的(de)優勢，但(dan)也技術(shu)應(ying)用上也存在一些短板，主(zhu)要是腐(fu)(fu)蝕(shi)和鹽(yan)沉(chen)積(ji)問題。前者(zhe)，是由(you)于SCWO應(ying)用過(guo)程(cheng)中對溫度、壓(ya)力、pH值(zhi)等有(you)著苛(ke)刻要求(qiu)，有(you)機物中的(de)鹵素、硫或磷(lin)，在超臨界(jie)水中分解產生(sheng)酸，腐(fu)(fu)蝕(shi)設備，一些無機離子會(hui)加(jia)劇不銹鋼容器腐(fu)(fu)蝕(shi)。后者(zhe)，由(you)于SCWO工藝技術(shu)中的(de)鹽(yan)溶解度很小(xiao)，在反(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)中產生(sheng)鹽(yan)沉(chen)積(ji)，堵塞反(fan)應(ying)器，降低反(fan)應(ying)中的(de)換(huan)熱率，系統壓(ya)降增(zeng)加(jia)。

　　3.2 優(you)化

　　針對(dui)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)問題，主要通過(guo)耐(nai)壓(ya)(ya)耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)材料(liao)開發研究，實際應用(yong)中(zhong)研制(zhi)出的一些(xie)陶(tao)瓷(ci)或(huo)新(xin)金(jin)屬材料(liao)，改善耐(nai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性。此(ci)外(wai)，也有在SCWO中(zhong)添加催化劑(ji)，以(yi)及水(shui)、硝酸強(qiang)氧化劑(ji)降低反(fan)應溫(wen)度(du)、壓(ya)(ya)力，降低容(rong)器的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。針對(dui)鹽(yan)沉積垢，從源頭(tou)提高固體(ti)鹽(yan)溶解(jie)度(du)或(huo)避免固體(ti)鹽(yan)形成。此(ci)外(wai)，通過(guo)SCWO反(fan)應機(ji)理的深入研究，利用(yong)臨界液、氣兩(liang)態中(zhong)氫(qing)鍵結構變化研究，改善工藝的應用(yong)效果。近年來，催化超臨界水(shui)氧化技(ji)術(shu)研究也成為(wei)熱點。

　　4、結語

　　隨著城市(shi)固(gu)廢(fei)產生量的(de)持續增(zeng)長，做好固(gu)廢(fei)“三化”處理成(cheng)為(wei)擺在(zai)現(xian)實中不得不面對的(de)一(yi)道(dao)難題，合理選用SCWO技術(shu)，能夠在(zai)城市(shi)固(gu)廢(fei)處理中取得良好效果，值得實際(ji)應用推廣。

(來源：安徽省環境科學研究院)