央廣網上海6月4日消息（記者吳善陽）工業生產領域容易產生大量難降解高濃度廢水，特別是有機毒物廢水處理更是其中難啃的一塊硬骨頭，有效的廢水處理技術和裝備是關鍵。上海交通大學環境科學與工程學院申哲民教授研究團隊經過10年艱苦的技術攻關，與上海交通大學材料科學與工程學院單愛黨教授團隊強強聯合、研發出新型難降解高濃度高毒有機廢水處理技術與裝備，攻克了超臨界水氧化技術處理高濃度高毒難降解有機廢水在產業化應用時面臨的高壓、堵塞、腐蝕、大型化和穩定性等一系列技術難題，設備的處理能力和性能指標目前在國內乃至國際上都處於較為領先的水平，為重汙染行業中的高濃度高毒難降解廢水處理提供了新型關鍵技術和裝備。
廢水處理「撒手鐧」秒殺有毒有機物
俗話說，一物降一物，廢水中的有毒有機物也有「天敵」，它就是「超臨界水氧化」。溫度高於374°C、壓力大於22MPa（常壓為0.101MPa）的的水稱作超臨界水，兼具有氣體與液體的高擴散性、高溶解性、高反應活性及低表面張力等優良特性，能與有機物完全互溶，同時還可以大量溶解空氣中的氧，而無機物特別是鹽類在超臨界水中的溶解度則很低。利用超臨界水作為特殊溶劑，水中的有機物和氧氣可以在極短時間內完成徹底的氧化反應，把有機物徹底「秒殺」。
申哲民教授研究團隊使用的正是這種廢水處理技術。「整個過程可以看成是有機物在超臨界水中的燃燒過程。反應產物通過分離裝置進行固、液、氣分離，轉化為無毒無害的水、無機鹽以及二氧化碳、氮氣等氣體，並最終在生產和生活中得到回收利用。」申哲民表示，該技術具有汙染物去除率高、二次汙染小、反應迅速等優勢，被認為是廢水處理技術中的「撒手鐧」，可以「秒殺」一切有機物，具有廣闊的工業應用前景。結合課題組的「三因素」氧化機理研究發現，對Fenton法、臭氧氧化等難有效降解的農化、石油、製藥等有機廢水尤為適用。如能成功應用於各化工、製藥行業等汙水處理領域，可有效提升流域內重汙染行業的控源減排能力，為我國工業的可持續發展提供技術支撐。
材料「特種兵」解決廢水處理裝備核心難題
超臨界水氧化技術的產業化應用被認為是一項「世界性難題」，國內外在汙水處理領域實現工業應用的案例極少。上海交通大學材料科學與工程學院單愛黨教授團隊長期從事高強度材料及耐熱耐高溫材料的相關研究，在對一些典型的高溫、耐腐蝕合金在實驗室超臨界環境下的性能進行全面系統性地模擬與評估的基礎上，對篩選出的合金進行成分的優化與改進，與寶鋼特鋼有限公司合作，製備出適用於超臨界水氧化設備的4種特種材料，這4種材料就像是4個特種兵，各司其職，為超臨界水氧化設備的穩定安全運行保駕護航。
在保證超臨界水氧化設備不同部件材料具有良好的使用壽命、穩定安全的基礎上，為適應設備產業化推廣應用成本控制的需求，單愛黨研究團隊針對超臨界設備運行的特點，構建了超臨界水氧化設備用材料的功能化梯度式配置技術，優化並完善了超臨界水氧化設備高強度高溫耐蝕材料組合體系，使設備製造成本大幅度降低，並且設備整體運行效率得到保證。
申哲民團隊和單愛黨團隊共同完成了20噸/天連續式超臨界水氧化設備（以下簡稱設備）的設計、製造和安裝。設備集成脫鹽、連續排渣、脫氨氮、能量再利用等系統，從設計上有效縮短工藝流程，減少一次性投資費用，並且可對反應後的蒸汽熱量進行再利用，有效降低運行成本。申哲民表示，投資一套日處理量達每天20噸的超臨界水氧化設備初期設備建造費用較為適中；噸運行直接成本≤200元/噸，運行成本低於目前現有處理工藝（膜處理、離子交換、焚燒等），具備服務於大型化工園區的化工廢水和危險廢物處置能力。
同時，團隊開發了一種超臨界水氧化處理廢水的阻垢劑，可去除水體的硬度，促進水體中的難溶類有機物質和水體混溶，在超臨界條件下形成爆燃促進氧化燃燒，具有提升自燃效率、清除積炭、清潔管路、消除汙垢等功能。有效提升超臨界水氧化設備的高效持續穩定的運行，使得對廢水的處理更加徹底。
工業化應用未來可期
據了解，超臨界水氧化技術目前已在部分化工園區得到工業化應用，建設了100噸/天「難降解高濃度有機廢水亞超臨界深度氧化處理示範工程」。經過對園區內廢水的檢測發現，採用超臨界水氧化工藝可以直接處理達標，處理效率高，且汙泥產生量小，具有較好的經濟效益。
「『十二五』期間我們與上海市環境工程設計科學研究院、寶鋼特鋼公司、江蘇省環境科學研究院、中交天津航道局和上海老港廢棄物處置公司等多家單位合作進行產業化試點，有效支撐國家『水專項』在汙水處理領域高尖技術的發展。未來我們會在該示範性工程的基礎上，針對國家對生態環境提出的高標準以及現階段處理技術的不足，不斷改進技術和設備以適應不同類型的有機廢水處理，降低成本，未來可廣泛應用於廢水處理，為我國的廢水治理貢獻力量。」申哲民表示。