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壓濾機專(zhuān)業(yè)制造商與服務(wù)商
摘要:超臨界水氧化技術(shù)(SCWO),將超臨界水作為反應介質(zhì),實(shí)現有機物氧化分解。超臨界水使氧化劑、有機物、水形成都是一相,解決了相間物質(zhì)傳輸阻力,使固相、氣相間的多相反應成為單相反應下進(jìn)行。SCWO反應條件:溫度達到400~600℃,壓力30~50MPa,在極短時(shí)間內實(shí)現對有機成分破壞效果,且反應的非常徹底,去除率達99%以上。超臨界水氧化反應后,有機化合物氧化成二氧化碳和水,磷、硫轉換成硫酸鹽、磷酸鹽。氯轉化為氮氣或氯離子金屬鹽。
超臨界水氧化技術(shù)在城市固廢處理中的應用

發(fā)布者:禹州華德|2022-07-28| 返回列表

  近年來(lái),隨著(zhù)工業(yè)化、城鎮化進(jìn)程的加快,我國的城市固廢產(chǎn)生量呈現出逐漸增長(cháng)態(tài)勢。根據生態(tài)環(huán)保部發(fā)布的《2018年全國大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報》公布的數據顯示:2017年,全國202個(gè)大、中城市一般固廢、工業(yè)危廢、醫療廢物和生活垃圾產(chǎn)生量分別為13.1億t、0.401億t、78.1萬(wàn)t和2.19億t,較上一年度均有不同程度增長(cháng)。固廢的處理應堅持:減量化、資源化和無(wú)害化原則,通過(guò)預處理(破碎、固化、分選等)、填埋、焚燒、堆肥等,實(shí)現“三化”處理效果。

  1、超臨界水氧化技術(shù)原理介紹

  1.1 工藝原理

  超臨界水氧化技術(shù)(SCWO),將超臨界水作為反應介質(zhì),實(shí)現有機物氧化分解。超臨界水使氧化劑、有機物、水形成都是一相,解決了相間物質(zhì)傳輸阻力,使固相、氣相間的多相反應成為單相反應下進(jìn)行。SCWO反應條件:溫度達到400~600℃,壓力30~50MPa,在極短時(shí)間內實(shí)現對有機成分破壞效果,且反應的非常徹底,去除率達99%以上。超臨界水氧化反應后,有機化合物氧化成二氧化碳和水,磷、硫轉換成硫酸鹽、磷酸鹽。氯轉化為氮氣或氯離子金屬鹽。

  1.2 超臨界水特點(diǎn)

  超臨界水傳輸性質(zhì)及物理特點(diǎn)介于液體與氣體之間,與普通水相比,粘度較低、密度易改變、極性較小、易擴散、表面張力較低等等特點(diǎn)。且在室溫水中難溶的化合物超臨界氧化技術(shù)條件下易溶,也對某些室溫易溶下化合物在超臨界氧化技術(shù)條件下難溶。對有機物溶解度較高,鹽類(lèi)溶解度則較低。

  1.3 超臨界水氧化技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

  采取超臨界水氧化技術(shù)處理城市固廢具有:

  (1)處理效率高。

  SCWO處理工藝中形成的碳氫化合物、水體以及氧氣均為一相,無(wú)傳質(zhì)阻力,具有很高氧化效率,對有機物的去除效果能夠達到99%。

  (2)設備結構簡(jiǎn)單。

  SCWO能夠使固廢在超臨界水環(huán)境中實(shí)現均相反應,速率快,停留時(shí)間低于60s,設備結構簡(jiǎn)單,體積小,投入低。

  (3)沒(méi)有二次污染。

  SCWO是在封閉的環(huán)境中進(jìn)行,固廢中的有毒、有害及難降解有機物在高溫、適當壓力和停留時(shí)間條件下氧化成CO2、H2O,以及磷酸鹽、硫酸鹽等無(wú)機組分。

  (4)能源節約效果。

  SCWO處理城市固廢,在有機物質(zhì)量分數>2%會(huì )發(fā)生自熱反應,無(wú)需供熱,多余熱能可回收再利用。

  2、超臨界水氧化技術(shù)在城市固廢中的應用

  2.1 處理市政污泥

  SCWO對城市污水處理廠(chǎng)污泥具有分解徹底的效果。Shanableh等,在污泥固體濃度5%、固液兩相COD46500mg/L,在選擇超臨界水氧化技術(shù)處理市政污泥,既徹底破壞污泥,揮發(fā)酸等中間產(chǎn)物也徹底解決。Goto等人利用SCWO處理市政污泥,在溫度達450℃、壓力達30MPa,以及反應時(shí)間4min諸條件下,市政污泥的處理效果達99.4%。與其他工藝相比(見(jiàn)表1),SCWO處理市政污泥具有流程短、無(wú)二次污染,無(wú)殘灰,可適用各種有毒有害物質(zhì)的處理,去除效率高達99%以上,反應結構簡(jiǎn)單,投資少,可有效減少排水效果。

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  2.2 尼龍降解

  Meng等人利用SCWO處理尼龍塑料固廢,在溫度380℃、壓力28MPa、反應時(shí)間為30min條件下,尼龍被徹底降解為單體。

  2.3 聚乙烯分解回收

  蘇曉麗等人利用SCWO處理聚乙烯,溫度在450℃增至480℃,超臨界氧化水迅速分解聚乙烯,油收率超過(guò)90%。

  2.4 聚苯乙烯降解

  馬沛生選用SCWO工藝降解聚苯乙烯及聚苯乙烯與聚丙烯混合塑料,在380℃,聚苯乙烯在SCWO中1h實(shí)現徹底降解。聚苯乙烯/聚丙烯混合塑料(質(zhì)量比7:3),在390℃,也在1h內實(shí)現徹底降解。

  2.5 降解廢橡膠

  杜昭輝等人,選用SCWO,將廢橡膠在5min反應時(shí)間中,液相混合油品回收達59.2%。

  2.6 其他

  佐古猛采用SCWO技術(shù)處理城市固廢焚燒飛灰中的二噁英,幾乎實(shí)現了100%去除效果。

  3、超臨界水氧化技術(shù)不足及優(yōu)化

  3.1 不足

  SCWO盡管在城市固廢處理中擁有諸多的優(yōu)勢,但也技術(shù)應用上也存在一些短板,主要是腐蝕和鹽沉積問(wèn)題。前者,是由于SCWO應用過(guò)程中對溫度、壓力、pH值等有著(zhù)苛刻要求,有機物中的鹵素、硫或磷,在超臨界水中分解產(chǎn)生酸,腐蝕設備,一些無(wú)機離子會(huì )加劇不銹鋼容器腐蝕。后者,由于SCWO工藝技術(shù)中的鹽溶解度很小,在反應過(guò)程中產(chǎn)生鹽沉積,堵塞反應器,降低反應中的換熱率,系統壓降增加。

  3.2 優(yōu)化

  針對腐蝕問(wèn)題,主要通過(guò)耐壓耐腐蝕材料開(kāi)發(fā)研究,實(shí)際應用中研制出的一些陶瓷或新金屬材料,改善耐腐蝕性。此外,也有在SCWO中添加催化劑,以及水、硝酸強氧化劑降低反應溫度、壓力,降低容器的腐蝕。針對鹽沉積垢,從源頭提高固體鹽溶解度或避免固體鹽形成。此外,通過(guò)SCWO反應機理的深入研究,利用臨界液、氣兩態(tài)中氫鍵結構變化研究,改善工藝的應用效果。近年來(lái),催化超臨界水氧化技術(shù)研究也成為熱點(diǎn)。

  4、結語(yǔ)

  隨著(zhù)城市固廢產(chǎn)生量的持續增長(cháng),做好固廢“三化”處理成為擺在現實(shí)中不得不面對的一道難題,合理選用SCWO技術(shù),能夠在城市固廢處理中取得良好效果,值得實(shí)際應用推廣。

(來(lái)源:安徽省環(huán)境科學(xué)研究院)


禹州華德環(huán)??萍加邢薰?,原名為∶“禹州雙發(fā)化工機械有限公司”,于1988年創(chuàng )立于禹州市古城鎮丁莊村,總投資2.2億元,占地面積250000多平方米,產(chǎn)品遠銷(xiāo)全球30多個(gè)國家和地區。是從事研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和售后服務(wù)為一體的壓濾機等分環(huán)保機械設備的專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家。

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