[發明專利]高含鹽有機廢水的超臨界水氧化處理系統

有效

• 申請號: 201210120217.7
• 申請日: 2012-04-23
• 公開（公告）號: CN102642947A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 王樹眾;徐東海;唐興穎;譚璇;公彥猛;張潔;王玉珍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;蘇州市艾克沃環境能源技術有限公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及一種利用超臨界水作為反應介質對高含鹽(無機鹽含量為5wt％～30wt％)有機廢水進行無害化處理的系統。

背景技術

超臨界水是指溫度和壓力均高于其臨界點(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊狀態的水。超臨界水兼具液態和氣態水的性質，該狀態下只有少量的氫鍵存在，介電常數近似于極性有機溶劑，具有高的擴散系數和低的黏度。有機物、氧氣與超臨界水互溶，從而使非均相反應變為均相反應，大大減小了傳質阻力，而無機鹽在超臨界水中的溶解度極低，很容易被分離出來。

超臨界水氧化技術(Supercritical?Water?Oxidation，簡稱SCWO)是利用超臨界水對有機物和氧化劑都是良好溶劑的特殊性質，在提供充足氧化劑的前提下，有機物在富氧環境中進行均相反應，迅速、徹底地將有機物深度破壞，轉化成H₂O、CO₂等無害化小分子化合物和無機鹽。SCWO主要應用于高毒性、高濃度、難生化降解有機廢水的高效無害化處理，無二次污染，能夠實現自熱，能量回收優化時運行成本低，具有經濟優勢，在取代傳統焚燒法方面具有光明的發展前景。因此，SCWO的發展在國內外受到廣泛關注，美國國家關鍵技術六大領域之一“能源與環境”指出，21世紀最有前途的有機廢物處理技術之一是超臨界水氧化技術。目前，國外已有少量商業化SCWO裝置正在運行，而國內大多還處在實驗研究階段，僅出現個別中試裝置。

高濃度難生化降解有機廢水(如農藥廢水)通過含有大量的無機鹽，質量含量甚至高達5wt％～30wt％，部分無機鹽具有回收利用價值。而無機鹽在超臨界水中的溶解度顯著降低，通常小于100mg/L。例如Na₂SO₄、CaCl₂、NaCl和KCl在400℃、25MPa的超臨界水中的溶解度不超過1g/L。有機廢水超臨界水氧化過程中析出的黏性鹽在反應器內表面團聚、沉積，當鹽沉積失去控制時反應器會被堵塞，特別是在低流速條件下析出較大顆粒的黏性鹽時更容易造成反應器的堵塞。當堵塞發生時，整套裝置必須停機、沖洗和再啟動，這就降低了SCWO裝置運行的可靠性，增加了運行成本。此外，無機鹽特別是含氯離子無機鹽的沉積也會加快反應器、輸運管路等部位的腐蝕速率，導致換熱器中換熱面的傳熱惡化。高溫高壓富氧的反應環境致使SCWO裝置運行成本較高，這些問題極大地限制了SCWO的推廣應用。

鑒于有機廢水SCWO過程中復雜的進料特性和苛刻反應條件，現有的除鹽方法(電滲析、反滲透、離子交換、電吸附等)難以用在高含鹽有機廢水SCWO系統中，高含鹽有機廢水SCWO系統的可靠運行需要更為簡單、高效、方便的除鹽設備和脫鹽方法。因此，針對高含鹽有機廢水SCWO系統的開發，需要解決反應器中鹽沉積引起的堵塞問題，并能夠有效降低SCWO的運行成本。

發明內容

本發明的目的是克服高含鹽有機廢水SCWO系統設計時面臨鹽沉積和高運行成本問題，提供一種改進的超臨界水氧化處理系統，可以廣泛應用于高含鹽有機廢水的高效、低成本無害化處理。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種高含鹽有機廢水的超臨界水氧化處理系統，其特征在于：包括預脫鹽部分、超臨界水處理脫鹽部分、混合反應部分和分離回收部分，其中：

預脫鹽部分包括第一管式換熱器和第二管式換熱器，所述第一管式換熱器管側的入口通入高鹽廢水，第一管式換熱器管側的出口連接冷卻結晶器的入口，冷卻結晶器的頂部出口與一個儲存有機廢水的儲料池的入口相連，冷卻結晶器的底部出口與過濾離心機的入口相連，過濾離心機的頂部出口連接儲料池，過濾離心機的底部出口排鹽；第一管式換熱器和第二管式換熱器殼側通有乙二醇溶液，第二管式換熱器管側的入口通入液氧；

所述超臨界水處理脫鹽部分包括加熱爐，該加熱爐的入口連接儲料池的出口，加熱爐中間出口連接水力旋流器的入口，水力旋流器頂部出口連接加熱爐中間入口，加熱爐出口連接混合器入口，水力旋流器底部出口連接脫鹽裝置；

混合反應部分包括第一容積式換熱器，該第一容積式換熱器管側的入口連接第二管式換熱器管側的出口，第一容積式換熱器管側的出口連接第一緩沖器的入口，第一緩沖器的出口連接混合器的入口，混合器的出口連接管式反應器的入口，管式反應器出口連接容積式換熱器組管側的入口；