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純凈的水在經(jīng)過(guò)使用后改變了原來(lái)的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì),成為了含有不同種類(lèi)雜質(zhì)的廢水。工業(yè)污水關(guān)于SCWO技術(shù)的熱能回收利用的研究很少,但超臨界水用于超臨界鍋爐發(fā)電技術(shù)已經(jīng)基本成熟。化工廢水就是在化工生產(chǎn)中排放出的工藝廢水、冷卻水、廢氣洗滌水、設(shè)備及場(chǎng)地沖洗水等廢水。這些廢水如果不經(jīng)過(guò)處理而排放,會(huì)造成水體的不同性質(zhì)和不同程度的污染,從而危害人類(lèi)的健康,影響工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)。
化學(xué)工業(yè)包括有機(jī)化工和無(wú)機(jī)化工兩大類(lèi),化工產(chǎn)品多種多樣,成分復(fù)雜,由化工廠排出的廢水稱(chēng)為化工廢水?;U水多種多樣,多數(shù)有,不易凈化,在生物體內(nèi)有一定的積累作用,在水體中具有明顯的耗氧性質(zhì),易使水質(zhì)惡化。
MBR膜生物反應(yīng)器(Membrane Bio-Reactor,MBR)為膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的廢水處理系統(tǒng)。以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池,在生物反應(yīng)器中保持活性污泥濃度,提高生物處理有機(jī)負(fù)荷,從而減少污水處理設(shè)施占地面積,并通過(guò)保持低污泥負(fù)荷減少剩余污泥量。生成的Fe2 進(jìn)一步氧化成Fe3 ,它們的水合物具有較強(qiáng)的吸附-絮凝活性,特別是在加堿調(diào)pH值后生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑,它們的絮凝能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體,能大量絮凝水體中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機(jī)大分子。主要利用沉浸于好氧生物池內(nèi)之膜分離設(shè)備截留槽內(nèi)的活性污泥與大分子有機(jī)物。膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)活性污泥(MLSS)濃度可提升至8000~10,000mg/L,污泥齡(SRT)可延長(zhǎng)至30天以上。
膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的廢水處理技術(shù)。它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)截留住,省掉二沉池。在SCWO工藝出現(xiàn)前,很少有金屬材質(zhì)在超臨界狀態(tài)下進(jìn)行過(guò)耐蝕試驗(yàn)?;钚晕勰酀舛纫虼颂岣?,水力停留時(shí)間(HRT)和污泥停留時(shí)間(SRT)可以分別控制,而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)、降解。因此,膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝通過(guò)膜分離技術(shù)強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能。與傳統(tǒng)的生物處理方法相比,是有前途的廢水處理技術(shù)之一。
化工污水水在室溫時(shí)可溶解大多數(shù)鹽類(lèi)并達(dá)到數(shù)百克每升的溶解度,但在超臨界水中大部分鹽類(lèi)并不能被溶解(0.1g·L-1以下)。因此,在含鹽的亞臨界水急速升溫至超臨界水時(shí)會(huì)產(chǎn)生致密粘稠的細(xì)晶狀的沉淀鹽。與傳統(tǒng)的煤料或石油發(fā)電機(jī)組不同,SCWO發(fā)電過(guò)程中燃料在超臨界水中完成快速燃燒。即便在高流速的狀態(tài)下,沉淀鹽依舊會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器的堵塞,為了克服此類(lèi)堵塞問(wèn)題,會(huì)出現(xiàn)以下幾種解決思路:(1)增加系統(tǒng)壓力使介質(zhì)密度增大,即提高溶液對(duì)鹽的溶解度。然而鹽的溶解度增加的同時(shí),保護(hù)性的金屬氧化皮的溶解速率也加快,進(jìn)而導(dǎo)致SCWO反應(yīng)器的腐蝕問(wèn)題。
(2)研制“可抖動(dòng)式壁面”的反應(yīng)器,對(duì)沉淀鹽進(jìn)行物理剝離。這項(xiàng)研究可在前期小試研究中成功運(yùn)行數(shù)小時(shí),但在工程級(jí)別設(shè)備上很難達(dá)到剝離全部沉淀鹽,遲早反應(yīng)器堵塞問(wèn)題還會(huì)發(fā)生。
(3)防止鹽在反應(yīng)器表面沉淀的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)包括垂直狀的單槽反應(yīng)器,沉淀鹽在重力的作用下再次被溶于反應(yīng)器下部的亞臨界溫度區(qū)域。但鹽類(lèi)在亞臨界水中緩慢的溶解速度,在高速垂直湍流的沖擊下微粒狀的鹽會(huì)凝結(jié)成塊。