工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域容易產(chǎn)生大量難降解高濃度廢水，特別是有機(jī)毒物廢水處理更是其中難啃的一塊硬骨頭。上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院申哲民教授研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)家水污染治理重大專項(xiàng)“十一五”和“十二五”課題支持下，經(jīng)過(guò)10年艱苦的技術(shù)攻關(guān)，與上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院?jiǎn)螑埸h教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合、研發(fā)出新型難降解高濃度高毒有機(jī)廢水處理技術(shù)與裝備，攻克了超臨界水氧化技術(shù)處理高濃度高毒難降解有機(jī)廢水在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用時(shí)面臨的高壓、堵塞、腐蝕、大型化和穩(wěn)定性等一系列技術(shù)難題。
有機(jī)毒物廢水濃度高、成分復(fù)雜，而化工反應(yīng)的分離過(guò)程往往會(huì)產(chǎn)生大量含鹽的此類廢水，造成該類廢水處理難度極大。目前傳統(tǒng)的廢水處理方法，如生化法、物理法、反滲透膜過(guò)濾法，這些方法成本高，不能有效處理此類廢水。
水在常溫常壓下是液態(tài)，蒸發(fā)后會(huì)變成氣態(tài)。而當(dāng)溫度高于374°C，壓力大于22MPa（常壓為0.101MPa）的條件下，此時(shí)的水稱作超臨界水，“超臨界水氧化”是廢水中有毒有機(jī)物的“天敵”。
超臨界水氧化設(shè)備在大型工業(yè)化過(guò)程中，一個(gè)基本的問(wèn)題就是解決大型化設(shè)備對(duì)核心部件材料的問(wèn)題。高濃度有毒廢水大型化設(shè)備的核心部件的材料運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，對(duì)使用材料要求十分苛刻，要求材料同時(shí)具備高強(qiáng)度、耐高溫、高耐蝕、低成本、高安全穩(wěn)定的特性。因此，超臨界水氧化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用被認(rèn)為是一項(xiàng)“世界性難題”，國(guó)內(nèi)外在污水處理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的案例極少。
有機(jī)毒物廢水濃度高、成分復(fù)雜，而化工反應(yīng)的分離過(guò)程往往會(huì)產(chǎn)生大量含鹽的此類廢水，造成該類廢水處理難度極大。目前傳統(tǒng)的廢水處理方法，如生化法、物理法、反滲透膜過(guò)濾法，這些方法成本高，不能有效處理此類廢水。
隨著我國(guó)對(duì)企業(yè)排污標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，部分地區(qū)有一些化工企業(yè)因缺乏有效的廢水處理技術(shù)導(dǎo)致廢水難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，面臨整改和關(guān)停。要解決這些問(wèn)題，有效的廢水處理技術(shù)和裝備是關(guān)鍵。
秒殺有毒有機(jī)物
水在常溫常壓下是液態(tài)，蒸發(fā)后會(huì)變成氣態(tài)。而當(dāng)溫度高于374°C，壓力大于22MPa（常壓為0.101MPa）的條件下，此時(shí)的水稱作超臨界水，“超臨界水氧化”是廢水中有毒有機(jī)物的“天敵”。
利用超臨界水作為特殊溶劑，水中的有機(jī)物和氧氣可以在極短時(shí)間內(nèi)完成徹底的氧化反應(yīng)，把有機(jī)物徹底“秒殺”。
申哲民教授研究團(tuán)隊(duì)使用的正是這種廢水處理技術(shù)。“整個(gè)過(guò)程可以看成是有機(jī)物在超臨界水中的燃燒過(guò)程。反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)分離裝置進(jìn)行固、液、氣分離，轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的水、無(wú)機(jī)鹽以及二氧化碳、氮?dú)獾葰怏w，并最終在生產(chǎn)和生活中得到回收利用。”
申哲民表示，該技術(shù)具有污染物去除率高、二次污染小、反應(yīng)迅速等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是廢水處理技術(shù)中的“撒手锏”，可以“秒殺”一切有機(jī)物，具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。
如能成功應(yīng)用于各化工、制藥行業(yè)等污水處理領(lǐng)域，可有效提升流域內(nèi)重污染行業(yè)的控源減排能力，為我國(guó)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。
材料“特種兵”解決廢水處理裝備核心難題
超臨界水氧化設(shè)備在大型工業(yè)化過(guò)程中，一個(gè)基本的問(wèn)題就是解決大型化設(shè)備對(duì)核心部件材料的問(wèn)題。高濃度有毒廢水大型化設(shè)備的核心部件的材料運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，對(duì)使用材料要求十分苛刻，要求材料同時(shí)具備高強(qiáng)度、耐高溫、高耐蝕、低成本、高安全穩(wěn)定的特性。因此，超臨界水氧化技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用被認(rèn)為是一項(xiàng)“世界性難題”，國(guó)內(nèi)外在污水處理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的案例極少。
上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院?jiǎn)螑埸h教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事高強(qiáng)度材料及耐熱耐高溫材料的相關(guān)研究，在對(duì)一些典型的高溫、耐腐蝕合金在實(shí)驗(yàn)室超臨界環(huán)境下的性能進(jìn)行全面系統(tǒng)性地模擬與評(píng)估的基礎(chǔ)上，對(duì)篩選出的合金進(jìn)行成分的優(yōu)化與改進(jìn)，與寶鋼特鋼有限公司合作，制備出適用于超臨界水氧化設(shè)備的4種特種材料，這4種材料就像是4個(gè)特種兵，各司其職，為超臨界水氧化設(shè)備的穩(wěn)定安全運(yùn)行保駕護(hù)航。
有效降低設(shè)備運(yùn)行成本
申哲民團(tuán)隊(duì)和單愛黨團(tuán)隊(duì)共同完成了20噸/天連續(xù)式超臨界水氧化設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱設(shè)備）的設(shè)計(jì)、制造和安裝。設(shè)備集成脫鹽、連續(xù)排渣、脫氨氮、能量再利用等系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)上有效縮短工藝流程，減少一次性投資費(fèi)用，并且可對(duì)反應(yīng)后的蒸汽熱量進(jìn)行再利用，有效降低運(yùn)行成本。
申哲民表示，投資一套日處理量達(dá)每天20噸的超臨界水氧化設(shè)備初期設(shè)備建造費(fèi)用較為適中；噸運(yùn)行直接成本≤200元/噸，運(yùn)行成本低于目前現(xiàn)有處理工藝（膜處理、離子交換、焚燒等），具備服務(wù)于大型化工園區(qū)的化工廢水和危險(xiǎn)廢物處置能力。
