申请日2017.06.07
公开(公告)日2017.11.03
IPC分类号C02F5/12; C02F1/72
摘要
本发明公开了一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.2‑1的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为水杨酸、二硝基水杨酸、5‑硝基‑2‑羟基苯甲酸、乙酸钠、丙酮酸、乙二胺四乙酸钠中的一种或几种混合物。本发明还公开了本阻垢剂的应用。本发明提出的阻垢剂应用于超临界水氧化技术处理废水，可去除水体的硬度，促进水体中的难溶类有机物质和水体混溶，并且在超临界条件下可形成爆燃促进氧化燃烧，保持或提高废水在超临界氧化中放热量，保证超临界水氧化设备的高效持续稳定的运行，使得对废水的处理更加彻底。
权利要求书
1.一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，其特征在于：由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.2-1的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为水杨酸、二硝基水杨酸、5-硝基-2-羟基苯甲酸、乙酸钠、丙酮酸、乙二胺四乙酸钠中的一种或几种混合物。
2.根据权利要求1所述的用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，其特征在于：所述的无机成分质量百分比为5-10%。
3.根据权利要求1所述的用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，其特征在于：所述的有机成分质量百分比为2-9%。
4.根据权利要求1至3任一所述的用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂在化处理废水的应用，其特征在于：将所述的阻垢剂加入废水中，再将废水进行超临界水氧化处理。
5.根据权利要求4所述的用于超临界水氧化技术处理污水的阻垢剂的应用，其特征在于：废水中加入阻垢剂无机成分溶液量按照如下公式计算：
X1=(YD-JD+JDG)M/F
式中:X1为需加Na2CO3和NaNO2的量,单位为g/t;
YD为给水总硬度,单位为mol/t;
JD为原水总碱度,单位为mol/t;
JDG为需维持的碱度,单位为mol/t;
F为配置的碱液浓度,%;
M为碱性药剂摩尔质量,mol,用Na2CO3为53g/mol。
6.根据权利要求4所述的阻垢剂的应用，其特征在于：废水中加入阻垢剂有机成分的配置按照每COD浓度10000mg/L，范围为：20000—90000mg/L，配置1%的有机物浓度加入。
说明书
一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂及其应用
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种超临界水氧化处理废水的阻垢剂。
背景技术
超临界水氧化技术是一项高温高压技术，利用水在超临界条件下(Pc=220.55bar，TC=373.976℃)的特性，通入氧化剂，与有机物发生剧烈的氧化甚至燃烧反应，在此过程中包括O2和有机物质等气体完全溶于超临界水中，因此几乎所有有机物都能在其条件下被氧化成无害的小分子化合物，是一项非常高效的废水处理技术。但该技术在实际应用却存在很大困难，其中最主要原因之一是在超临界条件下，无机盐的溶解度急剧降低，特别是钙、镁、铜、锌等水体硬度元素会形成污垢，很容易引起处理装置的管路堵塞，并且会降低设备氧化效率。在其他领域工业化应用中，采用加入阻垢剂的方式阻止和消除污垢的产生是一项实用和有效的方法，但是目前已有的阻垢剂并不适用于超临界条件下，还没有出现针对超临界水氧化技术应用的阻垢剂，本发明正是在超临界水氧化处理技术应用存在的问题中应运而生，能够有效解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种应用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，
本发明的技术方案为：
一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.2-1的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为水杨酸、二硝基水杨酸、5-硝基-2-羟基苯甲酸、乙酸钠、丙酮酸、乙二胺四乙酸钠中的一种或几种混合物。
所述的无机成分质量百分比为5-10%。
所述的有机成分质量百分比为2-9%。
所属的用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂在化处理废水的应用，将所述的阻垢剂加入废水中，再将废水进行超临界水氧化处理。
所述的用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂的应用，废水中加入阻垢剂无机成分溶液量按照如下公式计算：
X1=(YD-JD+JDG)M/F
式中:X1为需加Na2CO3和NaNO2的量(以碳酸钠计),单位为g/t;
YD为给水总硬度,单位为mol/t;
JD为原水总碱度,单位为mol/t;
JDG为需维持的碱度,单位为mol/t;
F为配置的碱液浓度,%;
M为碱性药剂摩尔质量,mol,用Na2CO3为53g/mol。
优选地，废水中加入阻垢剂有机成分的配置按照每COD浓度10000mg/L，范围为：20000—90000mg/L(不足20000mg/L的按照20000计，超过90000mg/L的按照90000计)，配置1%的有机物浓度加入。
本发明的有益效果：
本发明所述的阻垢剂包含无机组分和有机组分，其中无机组分是碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，可有效去除废水中的硬度，降低超临界条件下钙、镁、铜、锌等离子的沉淀形成的污垢，同时在超临界条件下，可分解释放出氧气，促进有机物燃烧。有机组分水杨酸、二硝基水杨酸、5-硝基-2-羟基苯甲酸、乙酸钠、丙酮酸、乙二胺四乙酸钠中一种或几种混合有机物可以促进废水中的难溶类有机物质和水体的混溶，减少难溶物在管道的积淀，同时在超临界条件下可形成爆燃效果促进氧化燃烧，消除部分管道结垢类物质。
能够消除水质硬度，减少污垢，同时促进超临界水氧化设备氧化效率提高，使超临界水氧化设备能连续稳定运行。
本发明提出一种应用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，该阻垢剂具备三大重要功能，一是去除水体的硬度，二是促进水体中的难溶类有机物质和水体混溶，三是形成爆燃促进氧化燃烧，保持或提高废水在超临界氧化中放热量。添加本发明阻垢剂能够减少和消除超临界水氧化设备的积垢产生，大幅延长设备的运行时间，同时对难降解高浓度有机废水的处理将更加高效和彻底。
超临界设备添加本发明阻垢剂后，设备的氧化效率明显提高。处理同类型高毒有机废水，未加入阻垢剂的超临界设备一般连续运行6天后会出现明显堵塞现象，运行中加入本发明提供的阻垢剂，设备实验连续运转15天未出现堵塞现象。
与现有技术相比，本发明阻垢剂含有无机成分，可直接去除水体中的硬度，减少超临界条件下无机物析出，降低堵塞概率。
本发明直接以硬度和废水COD表征来添加阻垢剂的使用量，其中硬度直接体现可溶性钙镁离子的浓度(超临界条件下最易形成的污垢)，COD直接体现废水处理难度，通过本发明所述的添加方式更准确与有效。
本发明所述阻垢剂成分更合理，废水去除效果将更佳，防堵塞效果更好，同时药剂投机方式更准确与经济有效。
具体实施方式：
下面通过具体实施例对本发明进行进一步阐述,应该明白的是,以下说明仅是示例性的,并不对本发明进行限制，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
总硬度为500mg/L(以钙计,12.5mol/t)，原水碱度0.01mol/t，配置后需要维持在0.05mol/t，废水COD浓度20000mg/L的废水，因此处理废水每吨需要加入质量百分比5%的碳酸钠和亚硝酸钠(质量比10:0.2)13.292kg的阻垢剂溶液，阻垢剂溶液中水杨酸的浓度为2%;
利用超临界中试设备处理应用案例1所述废水，在同等实验条件下，进行了加入阻垢剂与不加入阻垢剂的实验，实验数据如表1所示。
表1：加入阻垢剂超临界实验效果对比(25MPa条件下运行;碳酸钠、亚硝酸钠(10:0.2)，水杨酸(2%浓度))
实施例2
总硬度为3000mg/L(以钙计，75mol/t)，原水碱度0.02mol/t，配置后需要维持在0.05mol/t;废水COD浓度100000mg/L的废水水中，因此处理每吨废水需要加入质量百分比10%的碳酸钠和亚硝酸钠(质量比10:1)39.766kg的阻垢剂溶液，阻垢剂溶液中5-硝基-2-羟基苯甲酸和乙酸钠(质量比1:1)的浓度为9%;
利用超临界中试设备处理应用案例2所述废水，在同等实验条件下，进行了加入阻垢剂与不加入阻垢剂的实验，实验数据如表2所示。
表2：加入阻垢剂超临界实验效果对比(25MPa条件下运行;碳酸钠、亚硝酸钠(10:1)，5-硝基-2-羟基苯甲酸和乙酸钠(9%浓度))
实施例3
总硬度为800mg/L(以镁计，33.33mol/t)，原水碱度0.0mol/t，配置后需要维持在0.05mol/t;废水COD浓度80000mg/L的废水水中，每吨废水加入质量百分比6%的碳酸钠和亚硝酸钠(质量比10:0.5)29.489kg的阻垢剂溶液，阻垢剂溶液中二硝基水杨酸、丙酮酸和乙二胺四乙酸钠(三者的质量比1:1:0.5)的浓度为8%。
利用超临界中试设备处理应用案例3所述废水，在同等实验条件下，进行了加入阻垢剂与不加入阻垢剂的实验，实验数据如表3所示。
表3：加入阻垢剂超临界实验效果对比(25MPa条件下运行;碳酸钠、亚硝酸钠(10:0.5)，二硝基水杨酸、丙酮酸和乙二胺四乙酸钠(8%浓度))
从表1-3中可以看出，超临界设备添加本发明阻垢剂后，设备的氧化效率明显提高。处理同类型高毒有机废水，未加入阻垢剂的超临界设备一般连续运行6天后会出现明显堵塞现象，运行中加入本发明提供的阻垢剂，设备实验连续运转15天未出现堵塞现象。
实施例4：
一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.2-1的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为水杨酸;
所述的无机成分质量百分比为5-10%;
所述的有机成分质量百分比为2-9%。
实施例5:
一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.2-1的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为水杨酸、二硝基水杨酸、5-硝基-2-羟基苯甲酸的混合物;
所述的无机成分质量百分比为5-10%;
所述的有机成分质量百分比为2-9%。
实施例6:
一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.2-1的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为所述的有机成分的组份为乙二胺四乙酸钠;
所述的无机成分质量百分比为5-10%;
所述的有机成分质量百分比为2-9%;
将所述的阻垢剂加入废水中，再将废水进行超临界水氧化处理;
废水中加入阻垢剂无机成分溶液量按照如下公式计算：
X1=(YD-JD+JDG)M/F
式中:X1为需加Na2CO3和NaNO2的量(以碳酸钠计),单位为g/t;
YD为给水总硬度,单位为mol/t;
JD为原水总碱度,单位为mol/t;
JDG为需维持的碱度,单位为mol/t;
F为配置的碱液浓度,%;
M为碱性药剂摩尔质量,mol,用Na2CO3为53g/mol;
废水中加入阻垢剂有机成分的配置按照每COD浓度10000mg/L，范围为：20000—90000mg/L(不足20000mg/L的按照20000计，超过90000mg/L的按照90000计)，配置1%的有机物浓度加入。
实施例7：
一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.2-1的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为所述的有机成分的组份为5-硝基-2-羟基苯甲酸、乙酸钠、丙酮酸、乙二胺四乙酸钠的混合物;
所述的无机成分质量百分比为5-10%;
所述的有机成分质量百分比为2-9%;
将所述的阻垢剂加入废水中，再将废水进行超临界水氧化处理;
废水中加入阻垢剂无机成分溶液量按照如下公式计算：
X1=(YD-JD+JDG)M/F
式中:X1为需加Na2CO3和NaNO2的量(以碳酸钠计),单位为g/t;
YD为给水总硬度,单位为mol/t;
JD为原水总碱度,单位为mol/t;
JDG为需维持的碱度,单位为mol/t;
F为配置的碱液浓度,%;
M为碱性药剂摩尔质量,mol,用Na2CO3为53g/mol;
废水中加入阻垢剂有机成分的配置按照每COD浓度10000mg/L，范围为：20000—90000mg/L(不足20000mg/L的按照20000计，超过90000mg/L的按照90000计)，配置1%的有机物浓度加入。
实施例8：
一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.2-1的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为所述的有机成分的组份为乙酸钠、乙二胺四乙酸钠的混合物;所述的无机成分质量百分比为5-10%;
所述的有机成分质量百分比为2-9%;
将所述的阻垢剂加入废水中，再将废水进行超临界水氧化处理;
废水中加入阻垢剂无机成分溶液量按照如下公式计算：
X1=(YD-JD+JDG)M/F
式中:X1为需加Na2CO3和NaNO2的量(以碳酸钠计),单位为g/t;
YD为给水总硬度,单位为mol/t;
JD为原水总碱度,单位为mol/t;
JDG为需维持的碱度,单位为mol/t;
F为配置的碱液浓度,%;
M为碱性药剂摩尔质量,mol,用Na2CO3为53g/mol;
废水中加入阻垢剂有机成分的配置按照每COD浓度10000mg/L，范围为：20000—90000mg/L(不足20000mg/L的按照20000计，超过90000mg/L的按照90000计)，配置1%的有机物浓度加入。
实施例9：
一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.2-1的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为所述的有机成分的组份为水杨酸、5-硝基-2-羟基苯甲酸、乙酸钠、丙酮酸、乙二胺四乙酸钠中的几种混合物;
所述的无机成分质量百分比为5-10%;
所述的有机成分质量百分比为2-9%;
将所述的阻垢剂加入废水中，再将废水进行超临界水氧化处理;
废水中加入阻垢剂无机成分溶液量按照如下公式计算：
X1=(YD-JD+JDG)M/F
式中:X1为需加Na2CO3和NaNO2的量(以碳酸钠计),单位为g/t;
YD为给水总硬度,单位为mol/t;
JD为原水总碱度,单位为mol/t;
JDG为需维持的碱度,单位为mol/t;
F为配置的碱液浓度,%;
M为碱性药剂摩尔质量,mol,用Na2CO3为53g/mol;
废水中加入阻垢剂有机成分的配置按照每COD浓度10000mg/L，范围为：20000—90000mg/L(不足20000mg/L的按照20000计，超过90000mg/L的按照90000计)，配置1%的有机物浓度加入。
实施例10：
一种用于超临界水氧化技术处理废水的阻垢剂，由无机成分和有机成分组成，所述的无机成分的组份为质量比10:0.5的碳酸钠和亚硝酸钠的混合物，所述的有机成分的组份为水杨酸、二硝基水杨酸、5-硝基-2-羟基苯甲酸的混合物;
所述的无机成分质量百分比为5-10%;
所述的有机成分质量百分比为2-9%;
将所述的阻垢剂加入废水中，再将废水进行超临界水氧化处理;
废水中加入阻垢剂无机成分溶液量按照如下公式计算：
X1=(YD-JD+JDG)M/F
式中:X1为需加Na2CO3和NaNO2的量(以碳酸钠计),单位为g/t;
YD为给水总硬度,单位为mol/t;
JD为原水总碱度,单位为mol/t;
JDG为需维持的碱度,单位为mol/t;
F为配置的碱液浓度,%;
M为碱性药剂摩尔质量,mol,用Na2CO3为53g/mol;
废水中加入阻垢剂有机成分的配置按照每COD浓度10000mg/L，范围为：20000—90000mg/L(不足20000mg/L的按照20000计，超过90000mg/L的按照90000计)，配置1%的有机物浓度加入。
