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随着全球对淡水和能源需求的增加，传统废水处理技术面临诸多难题，采出水处理复杂且现有方法存在缺陷。研究人员开展超临界水脱盐与氧化（SCWDO）处理采出水的研究，结果显示该技术可使处理后的水达饮用水标准，还能降低成本、实现负 CO?排放，意义重大。
在当今时代，水资源与能源的关系愈发紧密，可淡水的短缺却成了一个棘手难题。全球超过四分之一的人口无法获取安全的饮用水，而传统的废水处理技术不仅耗能大、成本高，还难以缩小规模应用于农村地区。与此同时，清洁能源生产对淡水的需求不断攀升，让本就紧张的淡水资源供应雪上加霜。
在石油和天然气开采过程中产生的采出水，其实蕴含着巨大的水资源潜力。然而，2017 年全球产生的 39 亿立方米采出水，绝大部分都被当作废弃物处理，主要处理方式 —— 深井注入，还引发了地下水污染和地震等问题。而且，采出水成分复杂，常规处理技术难以应对其中高浓度的有机物和盐分，处理成本高昂，无法大规模经济运行。因此，急需一种高效节能又经济的技术来处理采出水。
美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）的研究人员开展了超临界水脱盐与氧化（SCWDO）技术处理采出水的研究。研究结果意义非凡，该技术处理后的采出水达到了饮用水标准，总溶解固体（TDS）低于 500mg/L ，有机物去除率高达 100%。而且，通过系统优化，该过程有望实现净零能耗，还能达到净负 CO?排放。这不仅解决了采出水处理难题，还为缓解环境危机提供了新途径。该研究成果发表在《Desalination》上。
研究人员采用了多种关键技术方法。在实验方面，搭建了实验室规模的超临界反应器，使用合成和实际采出水样本进行实验。先通过醋酸和二甲苯氧化实验探究 SCWDO 的氧化能力并量化产热，再进行实际采出水实验。在分析方面，运用 Driesner 状态方程（EOS）计算盐浓度，利用过程集成原理估算 SCWDO 过程所需的净能量。
研究结果如下：
- 氧化行为研究：通过醋酸和二甲苯氧化实验，探究了 SCWDO 对采出水中常见有机物的氧化能力。
- 实际采出水测试：对来自圣胡安、伊格尔福特、二叠纪和阿纳达科盆地的实际采出水进行 SCWDO 测试。发现大部分二价和三价离子在 250°C 以下被提取，而大部分一价盐在 380 - 410°C 被去除 。
- 能量利用分析：实验验证了 SCWDO 过程释放的热量可用于提高能量效率。有机氧化释放的热量能在系统内部利用，甚至用于发电，降低了采出水处理成本。
- 技术经济和环境效益评估：技术经济分析表明，SCWDO 处理采出水的成本可降至 2 - 3 美元 /m3 ，比传统深井注入成本低 60%。并且，该过程能够实现净负 CO?排放。研究人员还提出了商业规模自供电混合 SCWDO 技术的工艺流程，为采出水处理提供了经济有效的解决方案。
研究结论和讨论部分再次强调了 SCWDO 技术处理采出水的巨大潜力。它在去除采出水中的盐分和有机物方面效果显著，能使处理后的水达到饮用水标准。同时，该技术在能量利用和成本控制上表现出色，有望实现净零能耗，大幅降低处理成本。其净负 CO?排放的特性，对缓解环境危机意义重大。这一研究为采出水处理提供了创新思路和可行方案，推动了水资源高效利用和环境保护领域的发展，为解决全球水资源和能源问题带来了新的希望。
