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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、超臨界水(shui)氧化技術原理介紹

　　1.1 工(gong)藝原理(li)

　　超臨(lin)界水(shui)(shui)氧(yang)化(hua)技術(SCWO)，將超臨(lin)界水(shui)(shui)作為(wei)反應(ying)介質，實(shi)現(xian)有機物(wu)氧(yang)化(hua)分解(jie)。超臨(lin)界水(shui)(shui)使氧(yang)化(hua)劑、有機物(wu)、水(shui)(shui)形(xing)成(cheng)都是一相(xiang)(xiang)，解(jie)決了相(xiang)(xiang)間物(wu)質傳輸(shu)阻(zu)力(li)，使固相(xiang)(xiang)、氣相(xiang)(xiang)間的(de)多相(xiang)(xiang)反應(ying)成(cheng)為(wei)單(dan)相(xiang)(xiang)反應(ying)下進行。SCWO反應(ying)條件：溫度(du)達到400～600℃，壓力(li)30～50MPa，在極短時間內實(shi)現(xian)對有機成(cheng)分破壞(huai)效(xiao)果，且反應(ying)的(de)非常徹底，去(qu)除率達99%以上。超臨(lin)界水(shui)(shui)氧(yang)化(hua)反應(ying)后，有機化(hua)合物(wu)氧(yang)化(hua)成(cheng)二氧(yang)化(hua)碳和水(shui)(shui)，磷(lin)、硫轉換成(cheng)硫酸鹽、磷(lin)酸鹽。氯(lv)轉化(hua)為(wei)氮(dan)氣或氯(lv)離子金(jin)屬鹽。

　　1.2 超(chao)臨界水特點(dian)

　　超臨界水(shui)傳(chuan)輸性質及物(wu)理特點(dian)介于液體與(yu)氣體之間，與(yu)普通水(shui)相(xiang)比，粘(zhan)度(du)較(jiao)(jiao)低、密度(du)易改變、極性較(jiao)(jiao)小、易擴散、表面張力較(jiao)(jiao)低等等特點(dian)。且在(zai)室溫(wen)水(shui)中(zhong)難溶(rong)(rong)的化(hua)(hua)(hua)合物(wu)超臨界氧化(hua)(hua)(hua)技(ji)術條(tiao)件下(xia)易溶(rong)(rong)，也對某些(xie)室溫(wen)易溶(rong)(rong)下(xia)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)在(zai)超臨界氧化(hua)(hua)(hua)技(ji)術條(tiao)件下(xia)難溶(rong)(rong)。對有機(ji)物(wu)溶(rong)(rong)解度(du)較(jiao)(jiao)高，鹽類溶(rong)(rong)解度(du)則較(jiao)(jiao)低。

　　1.3 超臨界水(shui)氧化(hua)技術優點

　　采取超臨(lin)界水(shui)氧(yang)化技術處理(li)城(cheng)市固廢(fei)具有：

　　(1)處理效率高。

　　SCWO處理工藝中形成的碳氫化合物(wu)、水體以及氧(yang)氣均為一相，無傳(chuan)質阻力，具有很高氧(yang)化效(xiao)(xiao)率(lv)，對有機物(wu)的去(qu)除效(xiao)(xiao)果能(neng)夠達到99%。

　　(2)設備結構簡(jian)單。

　　SCWO能(neng)夠(gou)使固(gu)廢在超臨界水環境中實現均相反應，速率快，停(ting)留時間低于60s，設備結構簡單，體(ti)積小，投入低。

　　(3)沒(mei)有二(er)次污染。

　　SCWO是(shi)在封閉的(de)環(huan)境(jing)中進行，固廢中的(de)有毒(du)、有害及(ji)難降解(jie)有機(ji)物在高溫、適(shi)當壓力(li)和(he)停留時間條件下氧(yang)化成CO2、H2O，以及(ji)磷(lin)酸鹽(yan)、硫酸鹽(yan)等無機(ji)組分。

　　(4)能源節約(yue)效(xiao)果。

　　SCWO處理城市固廢，在(zai)有機物質量(liang)分(fen)數>2%會(hui)發生自熱反(fan)應(ying)，無需(xu)供熱，多余熱能可(ke)回收再利用。

　　2、超臨(lin)界水(shui)氧化技術(shu)在城市固廢中的應用

　　2.1 處理市(shi)政(zheng)污泥

　　SCWO對城(cheng)市(shi)污水(shui)處(chu)理廠污泥(ni)(ni)具(ju)(ju)有分解(jie)徹底的效果。Shanableh等，在污泥(ni)(ni)固體濃度5%、固液兩相COD46500mg/L，在選擇(ze)超臨界水(shui)氧化技術處(chu)理市(shi)政污泥(ni)(ni)，既徹底破壞(huai)污泥(ni)(ni)，揮發酸等中間產(chan)物也徹底解(jie)決(jue)。Goto等人利(li)用SCWO處(chu)理市(shi)政污泥(ni)(ni)，在溫度達(da)(da)(da)450℃、壓力達(da)(da)(da)30MPa，以及反應(ying)時間4min諸條件下(xia)，市(shi)政污泥(ni)(ni)的處(chu)理效果達(da)(da)(da)99.4%。與其他(ta)工藝相比(見表1)，SCWO處(chu)理市(shi)政污泥(ni)(ni)具(ju)(ju)有流(liu)程(cheng)短(duan)、無二次污染(ran)，無殘灰(hui)，可適用各種有毒(du)有害物質的處(chu)理，去(qu)除(chu)效率(lv)高達(da)(da)(da)99%以上，反應(ying)結構簡單，投資(zi)少，可有效減少排(pai)水(shui)效果。

　　2.2 尼(ni)龍降解

　　Meng等人(ren)利用SCWO處理尼龍塑料(liao)固(gu)廢，在溫度380℃、壓力(li)28MPa、反應時間為30min條件下，尼龍被徹底降(jiang)解(jie)為單體。

　　2.3 聚乙(yi)烯分解回(hui)收

　　蘇曉麗(li)等人利用SCWO處理(li)聚(ju)乙烯(xi)，溫度在450℃增至480℃，超臨界氧化水迅速分解聚(ju)乙烯(xi)，油收率超過(guo)90%。

　　2.4 聚(ju)苯乙烯降解

　　馬沛生選(xuan)用SCWO工藝降(jiang)解聚(ju)苯(ben)乙(yi)烯(xi)及聚(ju)苯(ben)乙(yi)烯(xi)與(yu)聚(ju)丙(bing)烯(xi)混合塑料，在(zai)(zai)380℃，聚(ju)苯(ben)乙(yi)烯(xi)在(zai)(zai)SCWO中1h實現(xian)徹(che)底(di)降(jiang)解。聚(ju)苯(ben)乙(yi)烯(xi)/聚(ju)丙(bing)烯(xi)混合塑料(質量比7：3)，在(zai)(zai)390℃，也在(zai)(zai)1h內(nei)實現(xian)徹(che)底(di)降(jiang)解。

　　2.5 降(jiang)解廢橡膠

　　杜昭(zhao)輝(hui)等人(ren)，選用SCWO，將(jiang)廢(fei)橡膠在(zai)5min反應時間中(zhong)，液相(xiang)混合(he)油(you)品回收(shou)達59.2%。

　　2.6 其他

　　佐(zuo)古猛采用SCWO技術處理(li)城市固廢焚燒飛灰中的二(er)噁英，幾乎實(shi)現(xian)了(le)100%去除效果。

　　3、超臨(lin)界(jie)水氧(yang)化技術不足及(ji)優(you)化

　　3.1 不足

　　SCWO盡(jin)管在城市固(gu)廢處(chu)理中(zhong)擁有(you)(you)諸多的優勢，但也技術應(ying)(ying)用(yong)上也存在一些短(duan)板，主要是腐蝕(shi)和鹽沉積(ji)問題。前者，是由于(yu)SCWO應(ying)(ying)用(yong)過(guo)程中(zhong)對溫度(du)、壓(ya)力、pH值等有(you)(you)著苛(ke)刻要求，有(you)(you)機(ji)物中(zhong)的鹵素、硫或(huo)磷(lin)，在超臨(lin)界水中(zhong)分解產生酸，腐蝕(shi)設(she)備(bei)，一些無機(ji)離子會加劇(ju)不銹鋼容器腐蝕(shi)。后(hou)者，由于(yu)SCWO工藝技術中(zhong)的鹽溶解度(du)很(hen)小，在反(fan)應(ying)(ying)過(guo)程中(zhong)產生鹽沉積(ji)，堵塞反(fan)應(ying)(ying)器，降低反(fan)應(ying)(ying)中(zhong)的換熱率，系(xi)統壓(ya)降增加。

　　3.2 優化

　　針(zhen)對腐(fu)(fu)蝕問題，主要通過耐壓耐腐(fu)(fu)蝕材(cai)料開發(fa)研(yan)究(jiu)，實際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)研(yan)制出的(de)一些(xie)陶瓷或新金屬材(cai)料，改(gai)善耐腐(fu)(fu)蝕性(xing)。此外，也有在SCWO中(zhong)添加(jia)催(cui)(cui)化(hua)劑，以及(ji)水(shui)、硝酸強氧化(hua)劑降低(di)反(fan)應(ying)溫度、壓力，降低(di)容(rong)器的(de)腐(fu)(fu)蝕。針(zhen)對鹽沉積垢，從(cong)源頭提高固體(ti)鹽溶解度或避免固體(ti)鹽形成(cheng)(cheng)。此外，通過SCWO反(fan)應(ying)機(ji)理的(de)深入研(yan)究(jiu)，利用(yong)臨界(jie)液、氣兩態中(zhong)氫鍵結構(gou)變化(hua)研(yan)究(jiu)，改(gai)善工(gong)藝的(de)應(ying)用(yong)效果。近年來，催(cui)(cui)化(hua)超臨界(jie)水(shui)氧化(hua)技術研(yan)究(jiu)也成(cheng)(cheng)為熱點(dian)。

　　4、結語(yu)

　　隨著城市(shi)固廢(fei)產生量的(de)持續增長，做好固廢(fei)“三(san)化”處理(li)成為擺在(zai)現實中不得(de)不面對的(de)一道難題，合理(li)選用(yong)SCWO技(ji)術，能(neng)夠在(zai)城市(shi)固廢(fei)處理(li)中取(qu)得(de)良(liang)好效果，值得(de)實際應用(yong)推廣(guang)。

(來源：安徽(hui)省環境科(ke)學研究(jiu)院)