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      高鹽廢水解決方案

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      高鹽廢水解決方案范文第1篇

      關鍵詞:超臨界水氧化;環保;水處理;應用

      在高壓以及高溫的條件下,廢水中的有害物質能夠與氧氣(O2)發生化學反應,最終生成無毒害作用的二氧化碳(CO2)、水(H2O)等物質,這既是超臨界水氧化技術的基本原理,它實現了廢水處理、資源優化利用等目的,對社會的發展起到了巨大的推動作用。

      一、概述

      當今社會,造紙、制藥等工業廢水的處理一直是困擾人們的一大難題,快速發展的各種工業為人們帶來豐富利潤的同時,也使人們不得不面對嚴重的環保問題,尤其是對于大多數的化工企業來說,水污染情況十分嚴重,嚴重危害了自然界中植物、動物的生存,也時時刻刻威脅著人類的生命健康。20世紀中后期,美國學者Modell率先提出了超臨界水氧化技術,很快就受到了有關領域的廣泛關注,超臨界水氧化技術對水的凈化過程用時短,而且凈化的十分徹底,不需要二次凈化,整個凈化過程是在密封環境下進行,占用的空間較小,突破了傳統催化氧化、濕式氧化、濕式催化氧化、焚燒等方法的局限,對一些難降解的持久性污染物也有很好的凈化效果,在以后的發展中,超臨界水氧化技術是否能夠迅速取代傳統的水資源凈化手段,還有待有關領域進一步探索和研究,本文的觀點可供參考。

      二、超臨界水氧化技術

      (一) 超臨界水的性質

      在正常條件下,水的臨界溫度為374.3℃,水的臨界壓力為22.05Mpa,一旦水溫和水壓升到了臨界標準以上,水就會處于超臨界狀態,如圖1所示。

      圖1:水的狀態

      一般情況下,水屬于一種極性容劑,介電常數會隨著水溫的增高而下降,會隨著水密度的升高而升高,它能夠溶解大多數的電解質,不過,水對氣體以及有機物的溶解能力十分有限。超臨界水與常規的水相比,各方面性質都有很大的不同,其介電常數與極性有機物在常規狀態下的介電常數極其相似,其溶解的離子也大多都表現為離子對,因此,超臨界水更趨向于非極性溶劑,對于有機物也有很好的溶解作用。

      (二) 反應機理

      有機物與超臨界水不僅會發生氧化反應,還會發生熱解、水解等化學反應,碳、氫、氧等元素經過氧化反應之后最終生成二氧化碳和水,氮、硫、磷等元素經過氧化反應后最終生成二氧化碳和水的同時,氮元素會轉化成氮氣, 硫元素會轉化成硫酸鹽,磷元素則會轉化成磷酸鹽。

      自由基(R)的產生機制十分復雜,首先:

      RH + O2 R + H2O

      RH + H2O R + H2O2

      而過氧化氫(H2O2)則又會分解為羥基:

      H2O2 + M 2HO

      其中,M即代表均質或者非均質,羥基還能夠與氫化物發生反應:

      RH + HO R + H2O

      自由基可以發生氧化反應生成氧化自由基:

      R + O2 ROO

      氧化自由基又可以與氫原子進行反應,生成過氧化合物:

      ROO + HR ROOH + R

      綜上所述,最終過氧化合物分解為若干小化合物,進而產生甲酸和乙酸,甲酸和乙酸經過反應轉化為無毒害的二氧化碳和水。

      在超臨界水氧化處理中,一些典型污染物的降解率如表1所示。

      表1:在超臨界水氧化處理典型污染物的降解率

      (三) 反應流程

      超臨界水氧化反應的基本流程大致如圖2所示。

      圖2:超臨界水反應流程

      在超臨界水氧化過程中,氧、水、污染物均是在壓力25Mpa,溫度400℃以上的環境中進行互溶,化學反應所產生的熱量可使溫度上升到600℃以上,在極短的時間里,絕大多數的有機物就會轉化成二氧化碳、水、氮氣等物質,加入堿之后,其他原子也會以鹽的形式沉淀出來。

      三、超臨界水氧化在環保的水處理中的應用

      實質上,超臨界水氧化即是水在超臨界狀態下進行的濕式氧化反應,它可以充分的使氧氣融入到反應過程當中,也不存在氣體液體相互轉化的問題。近年來,人們大力提倡廢物優化處理以及綠色資源,各國都相繼開發了各種廢水處理技術,由于超臨界水氧化技術具有成本低、效率高等特點,在城市環保水處理活動中被廣泛運用。

      采用超臨界水氧化技術處理高濃度發酵廢水時,在440℃的高溫,24Mpa的壓力下,COD的消除率可達到99%以上。而采用超臨界水氧化技術處理乙酞螺旋霉素廢水時,在440℃的高溫,24Mpa的壓力下,COD的消除率可達85%以上。

      工業廢水是我國廢水的主要部分,超臨界水氧化技術的應用可以把工業廢水的毒害物質消除,進而把大量的工業廢水轉變為清潔水資源,既實現了環保的目的,同時又解決了水資源缺乏的情況。例如,造紙廠的廢水中有大量的纖維物質,在一定的溫度下可以發生裂解,進而生成一氧化碳、二氧化碳等物質,采用超臨界水氧化技術處理造紙廠廢水時,在380℃高溫,2310Mpa壓力下,隨著過氧化氫劑量的增加,廢水中的有機碳等物質可以有效的去除,去除率能夠從66%左右上升到98%以上,而且,超臨界水氧化技術處理造紙廠廢水的過程中會產生大量熱能,這些熱能一旦回收利用,帶來的效益也將十分豐富。

      有研究證實,采用超臨界水氧化技術處理污水剩余污泥,以及造酒廠廢水,氧化劑依然選用過氧化氫,經過氧化處理后,異味消失。究其根本,這是因為過氧化氫可以完全氧化有機碳,由此可見,超臨界水氧化處理技術的另一項優勢就是它能夠處理含有多種有機物的難降解廢水。

      總而言之,超臨界水氧化處理技術在廢水凈化處理方面彰顯了絕對的優勢,在環保水處理工作中,值得我們應用和改進。

      結束語:

      隨著我國社會主義現代化事業的不斷推進,新時期、新時代對能源的要求越來越高,尤其對于水資源而言,它是人們賴以生存的資源,健康新能源的理念要求我們必須做好水資源的處理與利用,超臨界水氧化技術能夠有效的對各種廢水進行處理,進而獲得清潔的水資源,它的存在和發展有利于生態平衡,有利于節約資源,更有利于人類社會的進步,在以后的發展中,全世界各國人們勢必會不斷完善科學技術,使廢水處理技術更加完備,為子孫后代留下寶貴財富,造福千秋萬代。

      參考文獻

      [1] 潘碧云. 超臨界水氧化技術的發展與應用探討[J]. 科學與財富.2010(07):13-14.

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      [3] 杜杰,沙宇,徐建蓉. 綠色水處理技術的應用與發展[J]. 油氣田環境保護. 2007.17(02):47-51.

      [4] 周松穎. 超臨界水氧化技術與環境保護[J]. 腐蝕科學與防護技術. 2006(02):115-117.

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