申請(qǐng)日2013.09.30

　　公開(公告)日2014.01.15

　　IPC分類號(hào)C02F9/10

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種高含鹽腐蝕性有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，通過設(shè)置蒸發(fā)壁式反應(yīng)器、逆流釜式反應(yīng)器及其相應(yīng)截止閥，可以靈活地選用蒸發(fā)壁式反應(yīng)器或逆流釜式反應(yīng)器投入運(yùn)行，進(jìn)而有效解決處理高含鹽高腐蝕性有機(jī)廢水時(shí)的腐蝕和鹽沉積引起的堵塞問題。此外，該系統(tǒng)通過設(shè)置清水箱，第一、第二高壓清水泵，第一、第二增壓器，氧氣瓶和氮?dú)馄�，可以�?shí)現(xiàn)超臨界水氧化處理系統(tǒng)所需氧氣的連續(xù)供應(yīng)和流量調(diào)節(jié)。相比高壓壓縮機(jī)，本發(fā)明系統(tǒng)設(shè)備投資低，運(yùn)行費(fèi)用低，可以廣泛應(yīng)用于高含鹽高腐蝕性有機(jī)廢水的無害化處理過程。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種高含鹽腐蝕性有機(jī)廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)，包括儲(chǔ)料箱、清 水箱、蒸發(fā)壁水水箱和冷卻水箱，其特征在于：儲(chǔ)料箱通過高壓柱塞泵與物 料預(yù)熱器入口端相連，物料預(yù)熱器出口端與混合器入口端相連;清水箱通過 第一清水泵與第一增壓器的入口端相連，清水箱通過第二清水泵與第二增壓 器的入口端相連，第一增壓器出口端、第二增壓器出口端與氣體氧化劑預(yù)熱 器入口端相連，氣體氧化劑預(yù)熱器出口端與混合器入口端連接;第一增壓器 頂部入口、第二增壓器頂部入口均與氧氣瓶相連;蒸發(fā)壁水水箱通過水泵與 蒸發(fā)壁水預(yù)熱器入口端相連，蒸發(fā)壁水預(yù)熱器出口端分三路分別與蒸發(fā)壁式 反應(yīng)器筒段上的三個(gè)蒸發(fā)壁水入口端相連;混合器出口端分別與蒸發(fā)壁式反 應(yīng)器的頂部入口端、逆流釜式反應(yīng)器的頂部入口端相連，蒸發(fā)壁式反應(yīng)器底 部出口端與第一冷卻器管側(cè)的入口端連通，第一冷卻器管側(cè)的出口端通過第 一背壓閥與汽液分離器入口端相連，汽液分離器上部出口端通過氣體流量計(jì) 連通一氣袋;汽液分離器底部出口端連通一液體收集瓶;逆流釜式反應(yīng)器頂 部出口端與第一冷卻器管側(cè)的入口端連通;冷卻水箱通過冷卻水泵與逆流釜 式反應(yīng)器底部入口端相連，逆流釜式反應(yīng)器底部出口端與第二冷卻器管側(cè)入 口端相連，第二冷卻器管側(cè)出口端通過第二背壓閥與濃鹽水收集瓶相連。

　　2.如權(quán)利要求1所述的高含鹽腐蝕性有機(jī)廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)， 其特征在于：所述第一增壓器頂部入口、第二增壓器頂部入口除與氧氣瓶相 連外還與一個(gè)氮?dú)馄肯噙B。

　　說明書

　　高含鹽腐蝕性有機(jī)廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及廢水無害化處理技術(shù)，特別涉及一種利用超臨界水氧化法對(duì) 高含鹽(無機(jī)鹽含量5～10wt%)高腐蝕性(氯離子濃度1000～5000mg/L)有 機(jī)廢水進(jìn)行處理的系統(tǒng)。

　　背景技術(shù)

　　超臨界水(T>374.15℃，P>22.12MPa)是一種特殊狀態(tài)的水，它只有少 量氫鍵存在，具有高擴(kuò)散系數(shù)和低黏度特性，介電常數(shù)近似于極性有機(jī)溶劑， 氧氣、有機(jī)物與超臨界水互溶，無機(jī)鹽在超臨界水中溶解度極低，容易被分 離出來。超臨界水氧化技術(shù)(簡稱SCWO)是利用超臨界水的特殊性質(zhì)，在 提供充足氧化劑的前提下，有機(jī)物在富氧環(huán)境中進(jìn)行均相反應(yīng)，將有機(jī)物轉(zhuǎn) 化成H2O、CO2等無害化小分子物質(zhì)和無機(jī)鹽。SCWO具有處理效率高、處 理徹底、無二次污染等特點(diǎn)，是一種更為實(shí)用的高濃度難生化降解有機(jī)廢水 處理技術(shù)。美國國家關(guān)鍵技術(shù)所列的六大領(lǐng)域之一“能源與環(huán)境”中指出， 21世紀(jì)最有前途的廢有機(jī)物處理技術(shù)之一是超臨界水氧化技術(shù)。

　　高含鹽高腐蝕性有機(jī)廢水的超臨界水氧化過程面臨解決反應(yīng)器的腐蝕和 鹽沉積引起的堵塞問題。這類廢水(如農(nóng)藥廢水、垃圾滲濾液等)通常含有 大量的無機(jī)鹽，質(zhì)量含量可高達(dá)5wt%～10wt%，氯離子濃度可高達(dá) 1000mg/L～5000mg/L。無機(jī)鹽在超臨界水中的溶解度極低，通常小于100mg/L。 例如，在400℃、25MPa的超臨界水中Na2SO4、CaCl2、NaCl和KCl的溶解 度均不超過1g/L。高含鹽有機(jī)廢水在超臨界水氧化過程中會(huì)析出無機(jī)鹽，析 出的黏性無機(jī)鹽將在反應(yīng)器內(nèi)表面團(tuán)聚、沉積，逐漸導(dǎo)致反應(yīng)器或出口管路 堵塞，特別是在低流速條件下析出較大顆粒的黏性無機(jī)鹽時(shí)更容易造成反應(yīng) 器或出口管路堵塞。進(jìn)而引起整套裝置停機(jī)、沖洗和再啟動(dòng)，這將顯著降低 SCWO裝置運(yùn)行的可靠性，增加其運(yùn)行成本。鑒于有機(jī)廢水SCWO過程中復(fù)雜 的進(jìn)料特性和苛刻的反應(yīng)條件，傳統(tǒng)的除鹽方法(電滲析、離子交換、反滲 透、電吸附等)難以高效經(jīng)濟(jì)地應(yīng)用在高含鹽有機(jī)廢水SCWO系統(tǒng)中，高含鹽 有機(jī)廢水SCWO系統(tǒng)的可靠運(yùn)行需要更為簡單、高效、方便的除鹽設(shè)備或避免 鹽沉積的方法。因此，避免高含鹽有機(jī)廢水超臨界氧化過程中引起的堵塞問 題，是高含鹽高腐蝕性有機(jī)廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵問題之一。

　　高含鹽高腐蝕性有機(jī)廢水中通常含有的無機(jī)鹽特別是氯離子等物質(zhì)的腐 蝕性較強(qiáng)，普通的耐腐蝕奧氏體不銹鋼無法滿足使用要求。在超臨界水反應(yīng) 條件下，高溫高壓的反應(yīng)條件及高濃度溶解氧的反應(yīng)環(huán)境產(chǎn)生的活性自由基 等腐蝕性物質(zhì)都會(huì)加劇反應(yīng)器腐蝕，降低反應(yīng)器的使用壽命，影響裝置運(yùn)行 安全。因此，有效降低反應(yīng)器腐蝕速率成為高含鹽高腐蝕性有機(jī)廢水超臨界 水氧化處理系統(tǒng)開發(fā)需要克服的另一技術(shù)難題。此外，采用高壓壓縮機(jī)作為 高含鹽高腐蝕性有機(jī)廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)中氧化劑供應(yīng)的動(dòng)力設(shè)備， 投資和運(yùn)行費(fèi)用高，氧氣供應(yīng)量調(diào)節(jié)范圍有限，針對(duì)小流量的超臨界水氧化 處理系統(tǒng)時(shí)，引所需的氣體氧化劑壓力高，流量小，難以選擇合適的高壓壓 縮機(jī)。

　　目前，還沒有一種超臨界水氧化處理系統(tǒng)被證明是非常理想地解決了高 含鹽高腐蝕性有機(jī)廢水超臨界水氧化處理過程中反應(yīng)器腐蝕和鹽沉積引起的 堵塞問題，且氧化劑供應(yīng)方式仍有待完善。因此，針對(duì)高含鹽高腐蝕性有機(jī) 廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)的開發(fā)還在發(fā)展之中。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是采用特殊的氣體氧化劑連續(xù)供應(yīng)方式，提供一種高效、 低成本的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，以解決高含鹽高腐蝕性有機(jī)廢水處理中所 面臨的腐蝕和鹽沉積問題。

　　為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

　　一種高含鹽腐蝕性有機(jī)廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)，包括儲(chǔ)料箱、清水 箱、蒸發(fā)壁水水箱和冷卻水箱，其特征在于：儲(chǔ)料箱通過高壓柱塞泵與物料 預(yù)熱器入口端相連，物料預(yù)熱器出口端與混合器入口端相連;清水箱通過第 一清水泵與第一增壓器的入口端相連，清水箱通過第二清水泵與第二增壓器 的入口端相連，第一增壓器出口端、第二增壓器出口端與氣體氧化劑預(yù)熱器 入口端相連，氣體氧化劑預(yù)熱器出口端與混合器入口端連接;第一增壓器頂 部入口、第二增壓器頂部入口均與氧氣瓶相連;蒸發(fā)壁水水箱通過水泵與蒸 發(fā)壁水預(yù)熱器入口端相連，蒸發(fā)壁水預(yù)熱器出口端分三路分別與蒸發(fā)壁式反 應(yīng)器筒段上的三個(gè)蒸發(fā)壁水入口端相連;混合器出口端分別與蒸發(fā)壁式反應(yīng) 器的頂部入口端、逆流釜式反應(yīng)器的頂部入口端相連，蒸發(fā)壁式反應(yīng)器底部 出口端與第一冷卻器管側(cè)的入口端連通，第一冷卻器管側(cè)的出口端通過第一 背壓閥與汽液分離器入口端相連，汽液分離器上部出口端通過氣體流量計(jì)連 通一氣袋;汽液分離器底部出口端連通一液體收集瓶;逆流釜式反應(yīng)器頂部 出口端與第一冷卻器管側(cè)的入口端連通;冷卻水箱通過冷卻水泵與逆流釜式 反應(yīng)器底部入口端相連，逆流釜式反應(yīng)器底部出口端與第二冷卻器管側(cè)入口 端相連，第二冷卻器管側(cè)出口端通過第二背壓閥與濃鹽水收集瓶相連。

　　上述方案中，所述蒸發(fā)壁式反應(yīng)器由承壓壁和多孔蒸發(fā)壁組成。

　　所述逆流釜式反應(yīng)器內(nèi)表面堆焊有耐腐蝕材料。所述第一增壓器頂部入口、 第二增壓器頂部入口除與氧氣瓶相連外還與一個(gè)氮?dú)馄肯噙B。所述第一高壓 清水泵和第二高壓清水泵上均設(shè)置有變頻器。

　　本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，

　　1、通過并聯(lián)設(shè)置蒸發(fā)壁式反應(yīng)器、逆流釜式反應(yīng)器及相應(yīng)的截止閥，基 于對(duì)進(jìn)料性質(zhì)的判斷，可以靈活地選用蒸發(fā)壁式反應(yīng)器或逆流釜式反應(yīng)器投 入運(yùn)行，設(shè)備投資低，運(yùn)行費(fèi)用低。

　　2、通過設(shè)置第一增壓器和第二增壓器、第一高壓清水泵和第二高壓清水 泵及相應(yīng)的截止閥，可以實(shí)現(xiàn)二組設(shè)備的相互切換，一組設(shè)備在向系統(tǒng)提供 氧化劑時(shí)，另一組設(shè)備進(jìn)行排水、充氣和增壓過程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氧化劑供應(yīng)的 連續(xù)性和大范圍的流量調(diào)節(jié)。