[發明專利]一種基于生化-超臨界水氧化耦合技術的高濃度含氮有機廢水脫氮裝置

在審

• 申請號: 202110292908.4
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113003887A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 徐東海;王瀚;郭樹煒;魏寧;梁鈺
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F101/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種基于生化?超臨界水氧化耦合技術的高濃度含氮有機廢水脫氮裝置，包括物料輸送系統、厭氧系統、第一缺氧系統、第一好氧系統、第二缺氧系統、第二好氧系統、沉淀池、硝化液回流系統、液氧供給系統、有機廢水預處理系統、超臨界水氧化反應系統及冷卻降壓系統、換熱系統、軟化水輸送系統、分離系統、以及能量回收系統。本發明采用先生化后超臨界水氧化的處理創新理念，結構設計合理，能夠有效降解高毒性、難降解的含氮有機廢水，實現氣態氮、含氮液態化合物以及鹽的分離、以及氣態氮的無污染排放以及含氮液態化合物的回收再利用。

技術領域

本發明屬于環境保護與有機廢水無害化處理裝置技術領域，是一種有機結合生化方法與超臨界水氧化方法的脫氮裝置，具體涉及一種基于生化-超臨界水氧化耦合技術的高濃度含氮有機廢水脫氮裝置。

背景技術

超臨界水氧化(Supercritical water oxidation，簡稱SCWO)技術由于具有反應速率快、反應徹底(＞99.99％)、反應自熱、無二次污染等優勢被應用于去除穩定且具有毒性的含氮有機物中，氨氮作為含氮有機物的重要含氮中間產物，高溫下具有很好的穩定性，即使溫度上升到550℃，氨氮去除率也才達到42.82％，因此如何利用超臨界水氧化技術對含氮有機物進行高效、節能脫氮成為一個學者面臨的難題。

但是，在現有的許多超臨界水氧化專利中，很少提及含氮有機物的超臨界水氧化的脫氮裝置，更加沒有既考慮有機物脫氮問題，同時也沒有考慮有機物生化性差的問題。

基于超臨界水氧化具有反應器的腐蝕、鹽沉積、熱量傳遞等問題，公開號為CN112408575A的專利申請“一種高濃度含氮有機廢水超臨界水氧化的脫氮裝置”中雖然考慮到鹽沉積問題，在反應器中設置攪拌器、放置催化劑的雙層隔板以及排放硝酸鹽的儲鹽罐，但是其并未充分考慮硝酸鹽等對反應器管道的堵塞問題，雖然也考慮到了熱量傳遞問題，但是未對超臨界水氧化釋放的熱能進行充分利用，雖然考慮到了通過分級氧化來實現提高氨氮去除率從而提高總氮去除率，但是并未考慮到氧化劑的分級注入。另外雖然考慮到了利用超臨界水氧化技術來有效脫氮，但是忽略了超臨界水氧化技術的苛刻條件(高溫高壓)間接提高有機物脫氮的成本。雖然考慮到了可以通過升高溫度、注入輔助燃料(如甲醇、乙二醇、異丙醇等)來提高氨氮去除率以至于實現含氮化合物的降解去除，但是忽略反應器的承受溫度以及溫度達到一定程度時，升高溫度，氨氮去除率不明顯的特點，升高溫度間接反映對反應器的耐高溫能力以及增加制作反應器的成本。由于未考慮到含氮廢水可能的低BOD₅/COD值，也即未考慮污水可能存在的可生化性差的問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于生化-超臨界水氧化耦合技術的高濃度含氮有機廢水脫氮裝置，采用先生化后超臨界水氧化的處理創新理念，結構設計合理，能夠有效降解高毒性、難降解的含氮有機廢水，實現氣態氮、含氮液態化合物以及鹽(主要為硝酸鹽與亞硝酸鹽)的分離、以及氣態氮的無污染排放以及含氮液態化合物的回收再利用。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開了一種基于生化-超臨界水氧化耦合技術的高濃度含氮有機廢水脫氮裝置，包括物料輸送系統、生化處理系統、硝化液回流系統、液氧供給系統、有機廢水預處理系統、超臨界水氧化反應系統、冷卻與降壓系統、軟化水輸送系統、能量回收系統以及分離系統；

所述生化處理系統，包括依次相連的厭氧單元、第一缺氧單元、第一好氧單元、第二缺氧單元、第二好氧單元及沉淀池；其中，物料輸送系統的出口與所述厭氧單元的入口相連，厭氧單元、第一缺氧單元、第一好氧單元、第二缺氧單元及第二好氧單元的其中一路出口均與硝化液回流系統相連，第一缺氧單元、第一好氧單元、第二缺氧單元、第二好氧單元及沉淀池的一路出口均連接至污泥緩沖罐；沉淀池的另一路出口連接至能量回收系統；

所述液氧供給系統是由液氧緩沖罐、液氧儲罐及高壓液氧泵組成的閉合回路，高壓液氧泵的出口端與超臨界水氧化反應系統入口相連，超臨界水氧化反應系統的出口與冷卻降壓系統的入口端相連；