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超临界水氧化(SCWO)法，作为一项环境友好型技术，是20世纪80年代中期由美国学者Modell提出的一种具有适应性强，节省能耗，高效等特点的水处理技术，特别是对于有机污染物浓度高，种类多，危害大，难生化的工业废水、城市污水，超临界水氧化技术能够完全氧化污水中的污染物，处理产生的二次污染小，且设备与运行费用相对较低，受到国内研究者的广泛关注,被视为是最有前途的废物处理技术。
1. 超临界水氧化技术（1）超临界水的性质超临界水，是一种非协同，非极性溶剂[1]。
超临界水在温度高于374 ℃，压力高于22.1 MPa的条件下制得，此条件下的超临界水具有液态水和气态水双重性质,汽液两相之间的界面消失，成为一个均相体系，流体传送随之增强，有利于反应的快速进行，它对有机物、气体具有较好的溶解能力，可以和氧气等气体完全互溶，而无机盐则溶解度很小，同时，水的介电常数、密度和粘度也随着温度和压力的升高而降低。
总之，超临界水因为其溶解能力特殊、密度易变、粘度较低、表面张力较低，扩散性强，所以比非超临界水的活性更强，反应更迅速。
（2）技术原理在高温、高压下，利用分子氧作为氧化剂，以超临界水作为溶剂，把有机物氧化分解为CO2和H2O的高级氧化技术，称为超临界水氧化(SCWO)法。
超临界水氧化反应，可以用自由基反应理论来解释，产生自由基的过程为[2]：RH + O2R· + HO2·RH + HO2·R· + H2O2PhOH + O2PhO· + HO2·PhOH + HO2·PhO· + H2O2式中：Ph ——芳香族化合物。
在具有液体和气体的性质的超临界水中加入分子氧，活性氧与键能最弱的C—H作用产生自由基HO2·，它与有机物中的H生成H2O2，H2O2进一步分解产生羟基自由基：H2O22HO·羟基自由基HO·具有高活性，它与有机物反应产生有机自由基R，而有机自由基又与O2反应得到有机过氧自由基，有机过氧自由基进一步与有机物反应产生有机过氧氢化物和有机自由基，由于过氧氢化物不稳定，其键发生断裂而生成较小分子量的化合物乙酸或甲醇，最后转化为CO2、H2O等物质。
污水处理中的超临界水氧化技术11环境工程胡进禄111273060121摘要：超临界水氧化法是一种很有前途的废水处理方法。
介绍了超临界水的性质、超临界水氧化技术的原理及在废水处理中的应用,并对该技术存在的问题和发展前景进行了探讨。
关键词：超临界水；超临界水氧化技术；污水处理1 超临界水超临界水是指当气压和温度达到～定值时，因高温而膨胀的水的密度和因高压而被压缩的水蒸气的密度正好相同时的水。
继固体、液体和气体之后,人们发现了可以称为第四状态的超临界流体(Supercritical Fluid ,简称SCF) 。
所谓超临界流体是指物质的温度和压力分别高于其所固有的临界温度和临界压力时所处的特殊流体状态。
近20 年来,SCF 技术广泛应用于医药卫生、食品工业、环境科学、生物科学、材料科学和化学工业等诸多领域[1 ] 。
1.1 超临界水的特点水的临界点在相图上是气体一液体共存曲线的终点，它由一个具有固定不变的温度、压力和密度的点来表示，在该点气相和液相之间的差别刚好消失。
当体系的温度和压力超过临界点值时，体系中的水就被称作“超临界”的水。
超临界水的许多物理和传输性质介于液体和气体之间，并具有许多独特的性质。
例如，与普通水相比，超临界水具有较小的极性、易改变的密度、较低的粘度、较低的介电常数、较低的表面张力和较高的扩散性。
超临界水的密度、介电常数、粘度、导电率、离子积以及各种物质在其中的溶解度等值可以通过改变温度和压力而连续地改变。
超临界水也具有独特的溶解性质，在室温水中难溶的化合物在超临界环境下会变得易溶，而一些在室温下易溶的化合物在超临界环境下变得难溶。
超临界水对有机物具有高的溶解度，而对盐类则具有较小的溶解度。
2 超临界水氧化技术超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SCWO)技术是由美国MIT(麻省理工学院)的Modell教授在20世纪80年代提出的[2]，它是以超临界水为介质，均相氧化分解有机物，将有机碳转化成CO2，硫、磷和氮原子分别转化成硫酸盐、磷酸盐、硝酸根和亚硝酸根离子或氮气。
科技成果——超临界水氧化处理危险废物及污泥技术适用范围制药、农药行业产生的抗生素菌渣、母液、合成废液、蒸馏残渣、污泥、高浓废液等，化工行业的反应残渣、蒸馏残渣、焦油及焦油状废物、有机溶剂、高浓废液等；市政污泥。
成果简介该技术是在水的温度和压力分别高于水的临界点（374.2℃，22.1MPa）的状态，形成一种强氧化环境，危废及污泥中的污染物和氧发生氧化反应，生成二氧化碳和水，从而实现危废及污泥高效完全转化的技术。
该技术具有反应效率高、处理彻底的特点，其中有机质转化率≥99%、固相减容率＞90%，灰分中碳含量<2%，重金属转化为稳定氧化态。
尾气中二噁英类<0.02ngTEQ/Nm3，SO2<5mg/Nm3、NOx<1mg/Nm3。
排水指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级排放标准，颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、二噁英等二次污染物近零排放。
工艺流程危废、污泥等待处理原料废弃物首先经过预处理调整至设计浓度后进入到储料罐，通过高压泵经高效预热系统与来自高温反应后物料进行换热，达到反应温度后进入超临界反应器，在超临界水状态下物料与氧气充分接触，物料中有机质与氧气在短时间内完成氧化反应，有机质彻底转化，整个反应过程可实现自热平衡。
反应后产物作为热源给冷物料换热，多余热量可通过蒸汽回收，实现能量的高效利用。
换热后的产物再经过分离器实现气-液-固三相分离，分离后的中水回用，惰性灰渣可用于建材。
关键技术采用自主开发的超临界氧化反应器、高温高压换热器、多级降压设备的放大与优化模型，形成超临界水氧化的耐腐蚀、堵塞和磨蚀的反应器、换热器等关键设备，关键设备自主设计、制造；开发了关键设备的耐腐蚀新材料，研制出适合超临界氧化处理反应器、换热器新材料，满足工况使用；采用超临界水氧化自动控制系统，上位机操作，使操作人员与高温高压系统分离，提高了自动控制水平，并保障人员安全。
超临界水氧化技术的工艺说明超临界水氧化处理污水的工艺最早是由Modell 提出的，其流程见，图2-3。
过程简述如下，首先。
用污水泵将污水压入反应器。
在此与—般循环反应物直接混合而加热。
提高温度。
然后，用压缩机将空气增压，通过循环用喷射器把上述的循环反应物一并带入反应器。
有害有机物与氧在超临界水相中迅速反应，使有机物完全氧化，氧化释放出的热量足以将反应器内的所有物料加热至超临界状态，在均相条件下，使有机物和氧进行反应。
离开反应器的物料进入旋风分离器，在此将反应中生成的无机盐等固体物料从流体相中沉淀析出。
离开旋风分离器的物料一分为二，一部分循环进入反应器，另一部分作为高温高压流体先通过蒸汽发生器，产生高压蒸汽，再通过高压气液分离器，在此N2及大部分CO2以气体物料离开分离器，进入透平机。
为空气压缩机提供动力。
液体物料（主要是水和溶在水中的CO2）经排出阀减压，进入低压气液分离器，分离出的气体（主要是CO2）进行排放。
液体则为洁净水，而作为补充水进入水槽。
在此过程中进行的化学反应如式（2-1）～式（2-3）所示。
反应转化率R 的定义如下∶R =已转化的有机物/进料中的有机物R 的大小取决于反应温度和反应时间。
Modell 的研究结果表明，若反应温度为550～600℃，反应时间为5s，R 可达99.99%。
延长转化时间可降低反应温度，但将增加反应器体积，增加设备投资，为获得550～600℃的高反应温度，污水的热值应有4000kJ/ kg，相当于含10 %（质量）苯的水溶液。
对于有机物浓度更高的污水，则要在进料中添加补充水。
根据此原理设计了各种规模的反应系统。
但无论哪种工艺基本上分成7 个主要步骤;进料制备及加压;预热;反应;盐的形成和分离;淬冷，冷却和能量/热循环;减压和相分离;流出水的清洁（如果有必要）。
污水处理中的超临界处理技术污水处理是保护环境和人类健康的重要措施之一。
在传统的污水处理方法中，超临界处理技术是一个有效而具有发展潜力的技术。
本文将重点介绍超临界处理技术在污水处理中的应用。
一、超临界处理技术概述超临界处理技术是指在超临界状态下对物质进行处理的技术。
所谓超临界状态，指的是物质在高温、高压的条件下不再有相变的现象，处于一种特殊的物态状态。
在这种状态下，物质的密度、粘度和扩散系数都有较大的变化，因此适用于许多工业和生物医学领域的处理。
超临界处理技术主要包括超临界萃取、超临界化学反应、超临界干燥、超临界氧化等方法。
在污水处理中，超临界氧化是一种常用的超临界处理技术。
二、超临界处理技术在污水处理中的应用1. 超临界氧化处理污水超临界氧化法是将有机污染物在高温、高压和氧气的作用下进行分解和氧化的过程。
通过热氧化、超临界氧化等机制，将有机污染物转化为CO2、H2O等无害物质。
这种方法可以有效地处理污水中的有机污染物和重金属等污染物，具有非常高的效率和安全性。
2. 超临界萃取和超临界干燥超临界萃取和超临界干燥不是直接用于污水处理，而是用于提取有机物和干燥污水处理过程中产生的固体废弃物。
这两种方法可以实现对固体废物的高效转化和回收，减少了废物排放量，同时还可以减轻环境和健康的影响。
三、超临界处理技术的优点超临界处理技术具有以下优点：1. 高效：超临界处理技术对污染物的分解和氧化效率较高，可以快速、彻底地处理污染物。
2. 安全：超临界处理技术可以在一定温度和压力下完成污水处理的工作，不需要外界化学处理剂的添加。
3. 环保：超临界处理技术生成的无害物质不会对环境造成负面影响，同时也不会产生二次污染。
4. 经济：超临界处理技术操作简单，能耗低，工作周期短，不需要额外耗费大量人力和物力。
四、未来发展趋势随着人们环保意识的不断增强，污水处理技术也将不断发展。
超临界处理技术作为一种环保、高效、安全、经济的污水处理技术，在未来的发展中也将受到越来越多的重视。
超临界水氧化技术及其应用李春伟 XXXXXXXXXXXX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。
超临界水氧化技术(sCwO)是一种新型的有机废水处理技术，具有反应速率快、处理效果好、不形成二次污染和去除效率高等优点。
本文着重论述超临界氧化技术的基本原理，技术现状和研究进展情况。
关键词：废水处理；超临界水氧化；有害有机物；应用；发展方向正文：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。
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。
而超临界水氧化法正是新型氧化方法中的一种。
超临界水氧化(Supercritical water oxidation，简称SCWO)是指当温度、压力高于水的临界温度(374℃)和临界压力(22MPa)条件下水中有机物的氧化。
中国浙江网上技术市场中介服务联盟成果汇编2008年8月目录一、节能环保 (1)1、有机废液/污泥的超临界水氧化（SCWO）处理技术 (1)2、用于实现城市生活垃圾高效洁净燃烧的新型复合循环流化床系统 (1)3、燃煤锅炉节能改造 (2)4、炼厂气与生物含水乙醇反应制取清洁车用燃料 (2)5、废纸制浆造纸废水处理技术 (3)6、纳米结构TiO2涂层光催化水处理技术 (4)7、新型环保醇基汽油生产技术 (4)8、智能立体生态自行车存放亭可行性研究 (5)1、新工艺合成碳酸二烷基酯 (6)二、新材料化工 (8)1、高耐磨性表面复合材料 (8)2、聚乳酸及其包装材料 (9)3、以壳类(废弃物)为原料制备有机钙 (9)4、高性能聚合物改性沥青—接枝SBS改性道路沥青项目介绍 (9)三、机械五金 (11)1、磨机负荷优化控制共性技术的研究与开发应用 (11)2、聚苯乙烯泡沫塑料快速成形技术及设备 (11)3、新型低能耗无离合器与制动器的冲床 (12)4、JFC－1激光粉尘浓度测量仪 (13)5、定量金标免疫分析仪 (13)6、天然气井口电磁阀 (14)7、移动式自动化粮食干燥机简介 (15)四、电子系统 (16)1、涡轮发动机光纤传感器系统 (16)2、Irisign2000虹膜加密系统 (17)3、电池级双电层超级电容 (18)五、生物医药 (19)1、MicotA-I型微量细胞分选仪——基于纳米、动态色谱和计算机控制的微量细胞分选系统 (19)2、现代酶工程技术在乳糖生产中的应用 (19)3、浓缩果汁加工项目 (20)4、灵芝孢子粉多糖加工技术 (21)六、高分子材料类 (22)1、铜与铜合金的钝化 (22)2、纳米复合制备高品质高附加值聚烯烃系列产品 (22)3、高韧聚碳酸酯材料 (22)4、轻质木塑复合板成型技术 (22)5、轻质木塑异型材挤出技术 (23)6、开孔型微孔板片管成型技术 (23)7、特种工程塑料微粉的制备和应用 (23)8、缩聚交联型无卤阻燃剂的合成 (24)9、高性能高分子基热管理和导热材料 (24)10、可生物降解改性聚乳酸(PLA)合成新技术 (25)11、可生物降解聚丁二酸丁二醇酯(PBS)合成新技术 (26)12、生物降解脂肪族-芳香族共聚酯 (26)13、药物缓释用的可生物降解两亲高分子材料 (27)14、医用/环境材料用聚对二氧环己酮生物降解高分子材料 (28)15、聚烯烃的无卤阻燃技术 (28)16、无卤阻燃环氧树脂和不饱和聚酯技术 (29)17、无卤阻燃ABS技术 (29)18、无卤阻燃玻纤增强塑料技术 (29)19、无卤阻燃聚碳酸酯技术 (30)20、无卤阻燃聚乙烯醇技术 (30)21、无卤阻燃聚酯纤维技术耐熔滴共聚酯 (31)22、香味塑料 (32)23、多功能PVC地板（阻燃、抗菌、散香） (32)24、EVA发泡鞋底材料 (32)25、高流动性高韧性聚丙烯材料 (33)26、软质PVC发泡鞋底材料 (33)27、木/塑复合材料 (34)28、激冷铸铁凸轮轴制造技术 (34)29、聚合物无卤阻燃集成新技术 (35)30、聚乙烯醇热塑加工新技术 (35)31、固相力化学制备聚合物超细粉体及聚合物纳米复合材料新技术 (36)32、无机粉体的表面处理技术与高性能聚烯烃复合材料的制备 (36)33、废旧PET改性与增值利用 (37)34、废旧PS改性与增值利用 (37)35、仿真材料技术 (37)一、节能环保1、有机废液/污泥的超临界水氧化（SCWO）处理技术本课题组成功地运用超临界水氧化技术（Super Critical WaterOxidation－SCWO）处理了城市污泥、含油废水和印染废水，效果明显，达到了预期的目标。
超临界水氧化技术在废水和污泥处理中的应用随着社会进步和人们生活水平的提高，环境污染问题越来越受到重视。
现在，高浓度难降解有机废水的处理以及污泥的处置，利用传统技术或不甚奏效或过程繁杂、费用较高，因此，新型、高效的环保技术的引起非常必要。
美国学者Modell于20世纪80年代中期提出的以超临界水作为化学反应介质，彻底氧化破坏有机物的技术，即超临界水氧化技术受到了广泛关注。
一、超临界水氧化技术原理和特点水的临界点在相图上是气体—液体共存曲线的终点，它由一个具有固定不变的温度、压力和密度的点来表示，在该点气相和液相之问的差别刚好消失。
当体系的温度和压力超过临界点值时，体系中的水就被称作“超临界”的水。
超临界水的许多物理和传输性质介于液体和气体之问，并具有许多独特的性质。
例如，与普通水相比，超临界水具有较小的极性、易改变的密度、较低的粘度、较低的介电常数、较低的表面张力和较高的扩散性。
超临界水也具有独特的溶解性质，在室温水中难溶的化合物在超临界环境下会变得易溶，而一些在室温下易溶的化合物在超临界环境下变得难溶。
超临界水氧化技术是以水为介质，利用在超临界条件(温度＞374℃，P＞22.1 MPa)下不存在气液界面传质阻力来提高反应速率并实现完全氧化。
处于超临界状态下的水兼具液态和气态水的性质，其可连续变化的密度、低静电介质常数、低粘滞度等特性使超临界水成为一种具有高扩散能力、高溶解性的理想反应介质，可以利用温度与压力的变化来控制反应境、协调反应速率与化学平衡、调节催化剂的选择活性等，也可以通过不同物质溶解度对超临界流体的依赖性，实现反应与分离在同一反应器内完成。
超临界水氧化技术具有如下的特点：（表1）1、水中几乎所有的有机物在几秒至几分钟内，与氧气或空气中的氧进行氧化、分解，分解率为99.99%以上，有机污染物转化成无害的CO2、水和氮气等；2、盐类和金属以固体形式被分离出来或回收利用，例如造纸黑液经处理后可回收碱。
２０Ｄ４Ｖｏｌ’２０中国给水排水Ｎｏ．９化剂投量为初始污泥的ＣＯＤ被完全氧化时所需量的２６０％一３１２．５％（简称过氧比）；温度为６７３～７２３Ｋ；压力为２４－２８ＭＰａ；反应停留时间为４０－５１５ｓ；污泥的初始ＣＯＤ为１４７２１～４８９２０ｍｇ／Ｌ。
稀释后的污泥和ＳＣＷＯ反应液的ＣＯＤ采用重铬酸钾法来测定。
１．反应液收集瓶２．分离器３．气相产物４．换热器５．精密压力表６．安全阀７．反应液出口８．双氧水进口９．紧固螺母１０．加料Ｅｌ１１．温度传感器１２．冷却水进口１３．冷却水出口１４．温控仪１５．针阀１６．冷却管１７．反应釜１８．加热炉１９．废液储罐２０．高压手动计量泵２１．双氧水储罐２２．纯水储罐２３．氮气瓶２４．旋拧阀２５．电源插座图１间歇式污泥ＳＣＷＯ系统示意图№．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍ０ｆｂａｔｃｈＳＣＷＯｓｙｓｔｅｍ反应前首先根据本次反应的温度、压力，计算不氧水溶液，在反应时间到达后放出反应物，经冷却同含水率的污泥量及氧量。
发生反应时污泥的含水器、气液分离器后流入收集瓶内，待分析之用。
气相妻塑婴全竺翌婆笙蝥苎查篓雯要紫童查量：．孝璧÷产物通过上部流出。
述工作后用氮气吹除反应釜和管线内的空气及残余一～一…。
一污泥，５ｍｉｎ之后关闭高压釜及管线阀门，最后关闭２反应过程的影响因素氮气阀门，尽量减小空气中的氧对试验结果的影响。
ｚ．Ｉ温厦当反应条件达到设定要求的时候，由计量泵送入双温度对ＳＣＷＯ反应的影响见图２。
停留时间／ｓａ．压力为２６ＭＰａ、过氧比为２６０％的结果停留时间／ｓｂ．压力为２４ＭＰａ、过氧比为３２５％时的结果图２温度对ＳＣＷＯ反应的影响Ｆｉｇ．２Ｅｆｆｅｃｔ０ｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＳＣＷＯｓｙｓｔｅｍ图２表明，随着温度的升高污泥反应液的ＣＯＤ显著减小，但污泥的反应活化能较低睁引，因此对温·ｌｏ·２２２２ｉｌ２００４Ｖ０１．２０中国给水排水Ｎｏ．９３减量效果西安北石桥污水净化中心目前的污泥处理方法与ＳＣＷＯ法的减量效果比较见表１。
科技成果——超临界水处理市政污泥及危险废物技术
成果简介
超临界水是指水的温度和压力都大于水的临界点，即温度高于374.3℃、压力大于22.05MPa，其密度、粘度、电导率、介电常数等基本性能均与普通水有很大差异，表现出类似于非极性有机化合物的性质。
该技术首先将危废原料进行预处理，后经高压泵送至超临界反应系统进行超临界水氧化反应，反应完的物料经过降压系统、分离系统实现气-液-固三相分离，气体产物主要为二氧化碳，经净化系统后达标排放，废水简单处理后可直接排放。
由于在超临界水状态下物料良好的传质和传热性能，反应停留时间为分钟级，有机物转化彻底，可实现危险废弃物的高效无害化处置。
该技术对于处理制药或化工行业产生的釜残液、有机废碱液、废有机溶剂等热值较低（小于25MJ/kg）且盐分较低（小于10%）的高浓度有机废液具有明显优势。
应用情况
廊坊龙河2万吨每年超临界水氧化项目、石家庄循环化工园区2万吨每年超临界水氧化项目、南京工业园区4万吨每年超临界水氧化项目。
2023超临界水氧化技术研究与应用进展contents •超临界水氧化技术简介•超临界水氧化技术的基础研究•超临界水氧化技术的工程应用•超临界水氧化技术的挑战与前景•超临界水氧化技术在实际应用中的案例分析目录01超临界水氧化技术简介超临界水氧化技术是一种先进的污水处理技术，其原理是利用超临界水的特性，在高温高压条件下，将有机污染物氧化分解为无机物质，实现废水的净化。
超临界水是指温度和压力超过一定阈值的水，具有独特的物理和化学性质，如高密度、低粘度、良好的传质和扩散性能等。
定义与原理技术特点与优势超临界水氧化技术具有高效降解有机污染物的特点，可短时间内将污染物彻底氧化分解。
高效性广谱性环保性节能性该技术适用于处理多种有机污染物，包括难降解的有毒有害物质。
超临界水氧化技术不产生二次污染，净化后的废水可直接排放或再次利用。
该技术能量利用率高，具有较低的运行成本。
超临界水氧化技术的研究主要集中在反应机理、反应动力学、污染物降解路径等方面。
目前，国内外学者已成功研发出适用于不同领域和场景的超临界水氧化装置。
在应用方面，超临界水氧化技术已广泛应用于工业废水处理、医疗废水处理、垃圾渗滤液处理等领域。
同时，该技术在清洁能源、材料制备等领域也有着广泛的应用前景。
研究与应用现状02超临界水氧化技术的基础研究反应动力学研究反应动力学影响因素研究反应温度、压力、浓度等参数对反应速率的影响，为优化反应条件提供理论依据。
反应动力学实验验证通过实验验证反应动力学模型的准确性和可靠性，为实际应用提供可靠的预测工具。
反应动力学模型建立通过实验测定反应速率常数，建立反应动力学模型，为实际应用中的反应过程模拟和优化提供基础数据。
从理论上研究超临界水氧化反应的化学过程和反应路径，揭示反应机理的内在规律。
反应机理理论研究通过实验手段检测和分析反应过程中的中间产物，进一步揭示反应机理和产物形成途径。
反应中间产物研究基于反应机理研究，建立反应机理模型，为实际应用中的反应过程模拟和优化提供理论指导。
超临界水化处理污泥综述一、研究背景1. 污泥产量大，现有的处理处置技术遇到很大的挑战。
随着经济发展和环保意识的加强，城镇污水处理事业不断发展，污水厂总处理水量和处理程度将不断扩大和提高，产生的污泥量也日益增加。
污泥处理处置的投资和运行费较高，如处置不当，将造成“二次污染” ，严重破坏我们环境的质量和污染治理的成果，这已成为环境保护领域难题，备受关注。
2. 国内外污泥处理处置现况与发展趋势2.1 国内外污泥处理处置现状目前国内外常用的成熟的污泥稳定工艺有：厌氧消化、好氧消化、热处理、加热干化和加碱稳定; 常用的污泥处置是土地利用、焚烧、卫生填埋、堆肥、投海、建筑材料等。
由于受技术和经济制约，我国现阶段的污泥处置仍以填埋为主，污泥利用为辅。
污泥投海在沿海城市占一定比例，但总量较少。
污泥焚烧尚未起步。
在污泥利用方面，污泥自然干化后用于农、林、绿化较多。
采用机械干燥器干化污泥的污水厂有大连开发区污水厂、秦皇岛污水处理厂、徐州市污水处理厂、但这些设备处理量小（3〜12t/d干泥），臭气污染重，尽管投资低，但效果不够理想。
国外污水厂污泥目前主要采用农业利用、填埋，还有部分采用焚烧等其它处理方式。
据日本1994 年统计资料，日本年产城市污泥量为230.7 万吨，其处置方式是：陆地和海岸填埋占62.7%;资源化利用占24.9%，其它处置为占12.4%。
德国近年污泥填埋为80%，农用为8%，堆肥为4%;据美国环保局资料统计，近年来污泥填埋为35%，焚烧为15%，农用或其它土地利用为49%，其它处置为1%。
由此可见，农用和填埋目前是大多数国家污泥处置的最主要的方法，农用和陆地填埋方案的选择很大程度上取决于各国政府有关的法律、法规和污染源控制情况，同时也与国家农业发展有关。
近年来，美国、日本和英国等污泥农用的比例呈增加趋势; 而也有些国家如德国、丹麦由于污泥农用标准日益严格，污泥农用的比例不断下降，其它处理方法如焚烧比例有所上升。
超临界水氧化法处理污泥技术介绍
1、超临界水氧化技术
超临界水氧化技术（Supercritical Water Oxidation，SCWO）是指某一流体当温度和压力升高至该流体的临界温度和临界压力之上时，该流体便成为超临界流体。
超临界水氧化技术是指在温度和压力高于水的临界温度（374.3℃）和压力(22.1MPa)之上的反应条件下，以超临界水为反应介质，以空气或氧气为氧化剂，将水中有机污染物彻底氧化成CO2和H2O的过程。
该技术适用于处理含有机污染物的任何废液及废弃固体。
超临界水氧化技术发展遭遇到了一些技术挑战，主要是盐酸、硫酸等腐蚀和盐类沉积。
目前发现的耐超临界水氧化腐蚀性能最好的Ni基合金Inconel625 和Hastelloy C-276 在SCWO环境下的均匀腐蚀速率达到 17.8mm/a,远高于作为设备结构材料要求的腐蚀速率（低于 0.5mm/a）。
反应器和换热器的腐蚀问题成为直接制约SCWO技术大规模产业化应用的关键因素。
2、超临界水氧化技术及特点：
超临界水具有低的粘度，高的扩散系数，促进了超临界水反应器中混合物的传质。
很低的极性，导致无机盐溶解度的大幅降低和有机物溶解能力的增加。
超临界水具有很高的热容，使得热传输效率高。
常况水进入超临界态后，约2/3的氢键断裂，引起介电常数急剧降低。
超临界水氧化法使用超临界水的独特性能，将有机废物转化为环境无害的产物。
其技术特点表现在以下几方面：
①使用环境友好、廉价易得的水作为反应介质，符合绿色化学发展要求；
②超临界水既有接近常规液态水的密度，又有接近气体的粘度，因而有很高的传质速度。
在超临界区，由于流体的密度、溶解度、粘度等特性随水密度而改变。
因此，可以通过控制操作条件（即温度和压力）改变反应环境；
③超临界水氧化操作温度远低于焚烧温度，所以不会产生氮氧化物以及硫氧化物等二次污染物；氧化反应产物主要为CO2、N2、H2O和无机盐，实现了污染物零排放；
④超临界水作为有机物和氧气的良好溶剂，使得氧化反应在均相进行，不存在相间传质限制，反应速度快，处理效率高，有机物降解效率在不到一分钟或者更短的时间内达到99.99%；
⑤超临界水氧化系统体积小、完全封闭且可以迅速停车，使得易于控制；
⑥超临界水氧化系统适于处理的有机物范围广，几乎适用于各种有机废物的处理，且对有机物浓度适用范围宽；
⑦超临界水氧化反应为放热过程，当有机物浓度超过 10%甚至更高时，需要的热交换器很小甚至不需要外部供热，只需在引发反应的初期供热即可。
3、超临界水氧化技术的环境废物处理应用
超临界水氧化技术适于处理各种环境污染物，包括居民日常生活垃圾，城市下水道污水污泥，农业生产以及工业过程产生的各种有害废物。
本节介绍了超临界水氧化技术在环境废物处理方面的应用。
3.1 污水污泥的处理
废水经过生物法处理后，会产生大量污泥。
对于含大量水分的污泥一般要先脱水，然后采用焚烧或直接填埋的方法处理。
填埋没有及时处理有害污染物，不是环境保护长远之计。
焚烧技术费用高、且产生烟尘，危害公众健康。
超临界水氧化法是一种有效的处理各种有害有毒物质的技术，包括污水以及高密度的污泥。
由于过程本身排放洁净气体，相对于传统焚烧等易排放二恶英和废气等热处理技术，SCWO成为一种优越的焚烧替代技术。
1995年瑞典 Chematur Engineering化学工程公司(CEAB)取得美国Eco Waste Technologies(EWT)公司SCWO技术。
据EWT报道，有机污泥脱水至含有机物浓度为10%-15%时，由于氧化反应自生热量，过程可以得到最佳经济效益。
1999年CEAB公司获得了EWT公司 SCWO技术垄断权，其推出的SCWO市场化商标称为Aqua Critox®，过程流程如图。
日本Shinko Pantec公司获得 CEAB 技术许可，已建立了1100kg/h的SCWO中试装臵。
Shinko Pantec公司预测SCWO技术在日本的主要市场是下水污泥处理，于2000年7月在日本神户（Kobe）建造一家下水道污泥处理厂。
其处理过程为:由于污泥比较粘稠，在污泥储槽设臵搅拌器。
高压泵前设臵过滤装臵防止大颗粒进入堵塞高压泵，进料加压至25MPa后进入节能装臵，被反应器出水加热。
然后进入加热器，如果污泥含有机成分浓度低于3%时，在进入反应器前必须进一步加热。
进入反应器后与注入的氧气混合发生氧化反应，反应放热会抬高反应器温度。
当污泥含有机物浓度过高时，在反应器设定温度 600℃可能无法完全氧化，结果要求二次氧化，此时含溶解氧的水以冷水加入反应器来抵消反应热，维持氧化反应不超过反应器温度限。
从反应器出来的物料进入节能装臵，预热进料。
蒸汽发生器回收部分出水带出的反应热。
流出物料经冷却后通过专门的卸压盘管，然后经气液分离器。
为了保证 SCWO处理污泥的高效性，经济性,需考虑某些工程问题。
一是污泥干基含量，Chematur Engineering SCWO装臵适宜处理干基含量为15%；另外最重要的一点是，保证泵安全正常供料。
物料进入高压泵前，要先经过 Macerator 泵和 Mono 泵，高压泵为隔膜式活塞泵。
为防止换热器
和反应器内无机盐结垢，物料要求很高的线速度流过。
由于污泥中存在含氮有机物，操作温度存在最低限，这是由于含氮有机物难以降解。
物料中炭氮比率（即TOC/Tot-N）越高，含氮有机物越易降解。
实验结果（如下表）表明所有有机物质很容易降解，然而为了彻底降解含氮物质，需要最低温度540℃。
排出气体不含挥发性有机碳（VOC）和NOx,但是部分氮转化形成N2O(不包括在NOx之内),尽管当前对N2O没有排放限制，但是N2O是一种温室气体，将来可能造成环境危害。
必要时可以经过进一步催化氧化可以转化为N2。
经济评价分析表明SCWO技术处理下下水道污泥是一种廉价的污泥处理替代技术。
Svanstrom等评价了世界上第一台商业性的处理污泥超临界水氧化装臵。
污泥来自于美国德克萨斯州Harlingen市政污水处理厂。
其目的是根据美国和欧洲超临界水氧化技术当前以及预期的环境表现对这种最具前途的污泥处理技术作出评估。
Harlingen超临界水氧化单元装臵于2001年4月建成，日处理能力为9.8吨污泥（干基）。
污泥固含量6-9wt%（相当于COD=80-120g/L）,污泥预热能量来自于反应器排出流体所含热量。
在反应器内，以氧气为氧化剂，停留时间为20-90s，发生有机物的完全氧化。
通
过水力旋流器（一种依靠锥形容器内的离心力将固体颗粒从水流中分离出来的机器）将反应后的流体分为下溢流体（含98%固体）和上溢流体。
两种流体与污泥进行热交换后，余热（70-95℃）传输给附近纺织厂。
一方面获得经济收益，另一方面减轻能源供给负担。
超临界水氧化过程排出的CO2卖给纺织厂用来中和高PH值废液，产生的惰性湿固体直接排出。
附：王树众教授相关文献（未见全文）
整理：赵文亮。
