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本发明涉及一种新型炼油废水综合处理系统。其包括预处理单元、污水富集单元、超临界水氧化单元,污水富集单元包含依次连通的隔油一气浮池和中间调节池,隔油一气浮池的入口连接预处理单元的出口,中间调节池的纯水出口连接清水池;超临界水氧化单元的超临界水氧化反应器、气固分离系统、气液分离系统依次连接,超临界水氧化反应器的燃料入口连接启动燃料系统,超临界水氧化反应器的氧气入口连接氧气供应系统.超临界水氧化反应器的污水入口连接中间调节池的浓水出口,气液分离系统的出口连接清水池。