———超臨界水氧化法處理抗生素廢水影響因素超臨界水氧化技術(SCWO)是一種新興的有機廢物和廢水處理技術，是在水的超臨界狀態(tài)下，有機物發(fā)生劇烈氧化反應的過程。超臨界水氧化法具能使有機污染物徹底降解并且可以回收利用熱能等特點，已在廢水或廢液治理、廢物處理、環(huán)境監(jiān)測及污染物分析等方面的應用取得了重大進展，并已逐步開頭工業(yè)化應用。因此提出用超臨界水氧化法處理抗生素廢水。試驗主要討論停留時間、溫度、壓力、氧化劑濃度對超臨界水氧化處理效果的影響。

1、試驗方法

試驗由課題組自行設計，該裝置主要由進料裝置、預熱裝置、反應與冷卻降壓裝置、氣液分別等組成。主要流程如圖1所示，主要設備如圖2所示。本次試驗選用某抗生素制藥廠的抗生素廢水，原水水質指標如表1所示。主要步驟為：將抗生廢水與氧化劑(H2O2)勻稱混合由計量泵進入預熱器，同時加入清水，待溫度達到預熱與反應溫度時進行反應，并調整壓力系統(tǒng)，穩(wěn)定反應40min。

2、試驗結果及爭論

2.1停留時間對氧化效果的影響

有機物去除率與停留時間有關，停留時間越長去除率越高。但是延長停留時間會增加處理成本。因此，綜合考慮停留時間對去除效率的影響，操作溫度為653K～683K(380℃～410℃)進水濃度COD約為500mg/L、H2O2濃度為7000mg/L，本文試驗結果如圖3所示。

由圖3可以知，在20s～60s的停留時間內，隨著停留時間的增加COD去除率漸漸上升。而在40s～60s停留時間內COD的去除率增速明顯減緩。主要是由于隨著反應的進行，液體中本底濃度漸漸降低，因此反應速率漸漸降低，停留時間對COD的去除率的影響也漸漸減弱。

2.2溫度對氧化效果的影響

在停留時間為20s～60s范圍內，水質、H2O2濃度相同的狀況下，同時考慮了溫度對COD去除率的影響，結果如圖4所示。由圖4可知，隨著溫度的上升，COD去除率與溫度基本呈線性關系。

2.3壓力對氧化效果的影響

停留時間為40s、溫度為673K(400℃)，水質、H2O2濃度相同的狀況下，考察壓力對COD去除效率的影響，結果如圖5所示。

由圖5可知，在溫度為673K(400℃)時，隨著壓力的上升COD去除率明顯的增加，當壓力為20MPa～22MPa時，隨著壓力上升COD去除率增加較慢。主要緣由是由于隨著壓力上升，有機物和水的濃度增大，增加了反應速度，同時壓力接近臨界壓力(22.1MPa)，水的性質發(fā)生了肯定的變化，廢水中有機分子產生的籠效應[7]，壓力在22MPa～23MPa時，隨壓力上升COD去除率增加較快，主要是由于試驗過程中壓力大于臨界壓力，水變?yōu)槌R界狀態(tài)使得不利于反應籠效應減弱。當壓力為23MPa～29MPa時，隨壓力的上升COD去除率變得緩慢。Thornton等人[8]討論了在臨界溫度四周，壓力對水氧化苯酚反應速率的影響，結果表明，隨著水密度的增加反應速率漸漸增加。Koo等人[9]討論了苯酚的超臨界水氧化反應，結果表明：當密度相同時，隨著壓力的增加，反應速率變化相對較小;但是壓力相同時，密度的變化對對反應速率的影響相對較大。討論結果表明，壓力對反應速率的影響主要是對密度變化的影響。試驗結果與Koo等人的討論結果相全都。

2.4氧化劑用量對氧化效果的影響

選用H2O2為氧化劑討論其對去除效率的影響，試驗溫度為673K(400℃)、壓力為25MPa、停留時間為40s、初始進水濃度COD約為500mg/L。H2O2用量在5種計量下進行試驗，分別為0.0(0%)，0.5(50%)，1.0(100%)，1.5(150%)，2.0(200%)條件下進行，結果如圖6所示。

由圖6可以看出，隨著H2O2量的增加，COD去除率漸漸增加。當過氧量在0.0～1.0(0%～100%)范圍內，隨著過氧量的增加，COD去除率呈線性增加。當H2O2量大于1.0(100%)時，隨過氧量的增加COD的去除率增加速率變慢。Arslan-Alaton等人[10]討論表明，適量的H2O2量對超臨界水氧化反應較為有利，而無限的增加H2O2量對去除效率促進作用不大，反而增大了成本。本文討論結果與之相同。

3、結論

在試驗停留時間范圍內(20s～60s)COD去除率隨停留時間的增加而增大，不同時間段增速顯注不同，主要是由于隨著反應的進行，液體中本底濃度漸漸降低。在溫度為653K～683K(380℃～410℃)內，隨著溫度的上升COD去除率增大。H2O2量在0.0～1.0(0%～100%)范圍內，隨著H2O2量的增加，COD去除率顯著增大;當H2O2量大于1.0(100%)時，COD去除率變化不大。

超臨界水氧化技術(SCWO)是一種新興的有機廢物和廢水處理技術，是在水的超臨界狀態(tài)下，有機物發(fā)生劇烈氧化反應的過程。超臨界水氧化法具能使有機污染物徹底降解并且可以回收利用熱能等特點，已在廢水或廢液治理、廢物處理、環(huán)境監(jiān)測及污染物分析等方面的應用取得了重大進展，并已逐步開頭工業(yè)化應用。因此提出用超臨界水氧化法處理抗生素廢水。試驗主要討論停留時間、溫度、壓力、氧化劑濃度對超臨界水氧化處理效果的影響。

1、試驗方法

試驗由課題組自行設計，該裝置主要由進料裝置、預熱裝置、反應與冷卻降壓裝置、氣液分別等組成。主要流程如圖1所示，主要設備如圖2所示。本次試驗選用某抗生素制藥廠的抗生素廢水，原水水質指標如表1所示。主要步驟為：將抗生廢水與氧化劑(H2O2)勻稱混合由計量泵進入預熱器，同時加入清水，待溫度達到預熱與反應溫度時進行反應，并調整壓力系統(tǒng)，穩(wěn)定反應40min。

2、試驗結果及爭論

2.1停留時間對氧化效果的影響

有機物去除率與停留時間有關，停留時間越長去除率越高。但是延長停留時間會增加處理成本。因此，綜合考慮停留時間對去除效率的影響，操作溫度為653K～683K(380℃～410℃)進水濃度COD約為500mg/L、H2O2濃度為7000mg/L，本文試驗結果如圖3所示。

由圖3可以知，在20s～60s的停留時間內，隨著停留時間的增加COD去除率漸漸上升。而在40s～60s停留時間內COD的去除率增速明顯減緩。主要是由于隨著反應的進行，液體中本底濃度漸漸降低，因此反應速率漸漸降低，停留時間對COD的去除率的影響也漸漸減弱。

2.2溫度對氧化效果的影響

在停留時間為20s～60s范圍內，水質、H2O2濃度相同的狀況下，同時考慮了溫度對COD去除率的影響，結果如圖4所示。由圖4可知，隨著溫度的上升，COD去除率與溫度基本呈線性關系。

2.3壓力對氧化效果的影響

停留時間為40s、溫度為673K(400℃)，水質、H2O2濃度相同的狀況下，考察壓力對COD去除效率的影響，結果如圖5所示。

由圖5可知，在溫度為673K(400℃)時，隨著壓力的上升COD去除率明顯的增加，當壓力為20MPa～22MPa時，隨著壓力上升COD去除率增加較慢。主要緣由是由于隨著壓力上升，有機物和水的濃度增大，增加了反應速度，同時壓力接近臨界壓力(22.1MPa)，水的性質發(fā)生了肯定的變化，廢水中有機分子產生的籠效應[7]，壓力在22MPa～23MPa時，隨壓力上升COD去除率增加較快，主要是由于試驗過程中壓力大于臨界壓力，水變?yōu)槌R界狀態(tài)使得不利于反應籠效應減弱。當壓力為23MPa～29MPa時，隨壓力的上升COD去除率變得緩慢。Thornton等人[8]討論了在臨界溫度四周，壓力對水氧化苯酚反應速率的影響，結果表明，隨著水密度的增加反應速率漸漸增加。Koo等人[9]討論了苯酚的超臨界水氧化反應，結果表明：當密度相同時，隨著壓力的增加，反應速率變化相對較小;但是壓力相同時，密度的變化對對反應速率的影響相對較大。討論結果表明，壓力對反應速率的影響主要是對密度變化的影響。試驗結果與Koo等人的討論結果相全都。

2.4氧化劑用量對氧化效果的影響

選用H2O2為氧化劑討論其對去除效率的影響，試驗溫度為673K(400℃)、壓力為25MPa、停留時間為40s、初始進水濃度COD約為500mg/L。H2O2用量在5種計量下進行試驗，分別為0.0(0%)，0.5(50%)，1.0(100%)，1.5(150%)，2.0(200%)條件下進行，結果如圖6所示。

由圖6可以看出，隨著H2O2量的增加，COD去除率漸漸增加。當過氧量在0.0～1.0(0%～100%)范圍內，隨著過氧量的增加，COD去除率呈線性增加。當H2O2量大于1.0(100%)時，隨過氧量的增加COD的去除率增加速率變慢。Arslan-Alaton等人[10]討論表明，適量的H2O2量對超臨界水氧化反應較為有利，而無限的增加H2O2量對去除效率促進作用不大，反而增大了成本。本文討論結果與之相同。

3、結論

在試驗停留時間范圍內(20s～60s)C