申请日2013.09.30
公开(公告)日2014.01.15
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明公开了一种高含盐腐蚀性有机废水的超临界水氧化处理系统，通过设置蒸发壁式反应器、逆流釜式反应器及其相应截止阀，可以灵活地选用蒸发壁式反应器或逆流釜式反应器投入运行，进而有效解决处理高含盐高腐蚀性有机废水时的腐蚀和盐沉积引起的堵塞问题。此外，该系统通过设置清水箱，第一、第二高压清水泵，第一、第二增压器，氧气瓶和氮气瓶，可以实现超临界水氧化处理系统所需氧气的连续供应和流量调节。相比高压压缩机，本发明系统设备投资低，运行费用低，可以广泛应用于高含盐高腐蚀性有机废水的无害化处理过程。
权利要求书
1.一种高含盐腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统，包括储料箱、清 水箱、蒸发壁水水箱和冷却水箱，其特征在于：储料箱通过高压柱塞泵与物 料预热器入口端相连，物料预热器出口端与混合器入口端相连;清水箱通过 第一清水泵与第一增压器的入口端相连，清水箱通过第二清水泵与第二增压 器的入口端相连，第一增压器出口端、第二增压器出口端与气体氧化剂预热 器入口端相连，气体氧化剂预热器出口端与混合器入口端连接;第一增压器 顶部入口、第二增压器顶部入口均与氧气瓶相连;蒸发壁水水箱通过水泵与 蒸发壁水预热器入口端相连，蒸发壁水预热器出口端分三路分别与蒸发壁式 反应器筒段上的三个蒸发壁水入口端相连;混合器出口端分别与蒸发壁式反 应器的顶部入口端、逆流釜式反应器的顶部入口端相连，蒸发壁式反应器底 部出口端与第一冷却器管侧的入口端连通，第一冷却器管侧的出口端通过第 一背压阀与汽液分离器入口端相连，汽液分离器上部出口端通过气体流量计 连通一气袋;汽液分离器底部出口端连通一液体收集瓶;逆流釜式反应器顶 部出口端与第一冷却器管侧的入口端连通;冷却水箱通过冷却水泵与逆流釜 式反应器底部入口端相连，逆流釜式反应器底部出口端与第二冷却器管侧入 口端相连，第二冷却器管侧出口端通过第二背压阀与浓盐水收集瓶相连。
2.如权利要求1所述的高含盐腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统， 其特征在于：所述第一增压器顶部入口、第二增压器顶部入口除与氧气瓶相 连外还与一个氮气瓶相连。
说明书
高含盐腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统
技术领域
本发明涉及废水无害化处理技术，特别涉及一种利用超临界水氧化法对 高含盐(无机盐含量5～10wt%)高腐蚀性(氯离子浓度1000～5000mg/L)有 机废水进行处理的系统。
背景技术
超临界水(T>374.15℃，P>22.12MPa)是一种特殊状态的水，它只有少 量氢键存在，具有高扩散系数和低黏度特性，介电常数近似于极性有机溶剂， 氧气、有机物与超临界水互溶，无机盐在超临界水中溶解度极低，容易被分 离出来。超临界水氧化技术(简称SCWO)是利用超临界水的特殊性质，在 提供充足氧化剂的前提下，有机物在富氧环境中进行均相反应，将有机物转 化成H2O、CO2等无害化小分子物质和无机盐。SCWO具有处理效率高、处 理彻底、无二次污染等特点，是一种更为实用的高浓度难生化降解有机废水 处理技术。美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中指出， 21世纪最有前途的废有机物处理技术之一是超临界水氧化技术。
高含盐高腐蚀性有机废水的超临界水氧化过程面临解决反应器的腐蚀和 盐沉积引起的堵塞问题。这类废水(如农药废水、垃圾渗滤液等)通常含有 大量的无机盐，质量含量可高达5wt%～10wt%，氯离子浓度可高达 1000mg/L～5000mg/L。无机盐在超临界水中的溶解度极低，通常小于100mg/L。 例如，在400℃、25MPa的超临界水中Na2SO4、CaCl2、NaCl和KCl的溶解 度均不超过1g/L。高含盐有机废水在超临界水氧化过程中会析出无机盐，析 出的黏性无机盐将在反应器内表面团聚、沉积，逐渐导致反应器或出口管路 堵塞，特别是在低流速条件下析出较大颗粒的黏性无机盐时更容易造成反应 器或出口管路堵塞。进而引起整套装置停机、冲洗和再启动，这将显著降低 SCWO装置运行的可靠性，增加其运行成本。鉴于有机废水SCWO过程中复杂 的进料特性和苛刻的反应条件，传统的除盐方法(电渗析、离子交换、反渗 透、电吸附等)难以高效经济地应用在高含盐有机废水SCWO系统中，高含盐 有机废水SCWO系统的可靠运行需要更为简单、高效、方便的除盐设备或避免 盐沉积的方法。因此，避免高含盐有机废水超临界氧化过程中引起的堵塞问 题，是高含盐高腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统开发的关键问题之一。
高含盐高腐蚀性有机废水中通常含有的无机盐特别是氯离子等物质的腐 蚀性较强，普通的耐腐蚀奥氏体不锈钢无法满足使用要求。在超临界水反应 条件下，高温高压的反应条件及高浓度溶解氧的反应环境产生的活性自由基 等腐蚀性物质都会加剧反应器腐蚀，降低反应器的使用寿命，影响装置运行 安全。因此，有效降低反应器腐蚀速率成为高含盐高腐蚀性有机废水超临界 水氧化处理系统开发需要克服的另一技术难题。此外，采用高压压缩机作为 高含盐高腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统中氧化剂供应的动力设备， 投资和运行费用高，氧气供应量调节范围有限，针对小流量的超临界水氧化 处理系统时，引所需的气体氧化剂压力高，流量小，难以选择合适的高压压 缩机。
目前，还没有一种超临界水氧化处理系统被证明是非常理想地解决了高 含盐高腐蚀性有机废水超临界水氧化处理过程中反应器腐蚀和盐沉积引起的 堵塞问题，且氧化剂供应方式仍有待完善。因此，针对高含盐高腐蚀性有机 废水超临界水氧化处理系统的开发还在发展之中。
发明内容
本发明的目的是采用特殊的气体氧化剂连续供应方式，提供一种高效、 低成本的超临界水氧化处理系统，以解决高含盐高腐蚀性有机废水处理中所 面临的腐蚀和盐沉积问题。
为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种高含盐腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统，包括储料箱、清水 箱、蒸发壁水水箱和冷却水箱，其特征在于：储料箱通过高压柱塞泵与物料 预热器入口端相连，物料预热器出口端与混合器入口端相连;清水箱通过第 一清水泵与第一增压器的入口端相连，清水箱通过第二清水泵与第二增压器 的入口端相连，第一增压器出口端、第二增压器出口端与气体氧化剂预热器 入口端相连，气体氧化剂预热器出口端与混合器入口端连接;第一增压器顶 部入口、第二增压器顶部入口均与氧气瓶相连;蒸发壁水水箱通过水泵与蒸 发壁水预热器入口端相连，蒸发壁水预热器出口端分三路分别与蒸发壁式反 应器筒段上的三个蒸发壁水入口端相连;混合器出口端分别与蒸发壁式反应 器的顶部入口端、逆流釜式反应器的顶部入口端相连，蒸发壁式反应器底部 出口端与第一冷却器管侧的入口端连通，第一冷却器管侧的出口端通过第一 背压阀与汽液分离器入口端相连，汽液分离器上部出口端通过气体流量计连 通一气袋;汽液分离器底部出口端连通一液体收集瓶;逆流釜式反应器顶部 出口端与第一冷却器管侧的入口端连通;冷却水箱通过冷却水泵与逆流釜式 反应器底部入口端相连，逆流釜式反应器底部出口端与第二冷却器管侧入口 端相连，第二冷却器管侧出口端通过第二背压阀与浓盐水收集瓶相连。
上述方案中，所述蒸发壁式反应器由承压壁和多孔蒸发壁组成。
所述逆流釜式反应器内表面堆焊有耐腐蚀材料。所述第一增压器顶部入口、 第二增压器顶部入口除与氧气瓶相连外还与一个氮气瓶相连。所述第一高压 清水泵和第二高压清水泵上均设置有变频器。
本发明的优点是，
1、通过并联设置蒸发壁式反应器、逆流釜式反应器及相应的截止阀，基 于对进料性质的判断，可以灵活地选用蒸发壁式反应器或逆流釜式反应器投 入运行，设备投资低，运行费用低。
2、通过设置第一增压器和第二增压器、第一高压清水泵和第二高压清水 泵及相应的截止阀，可以实现二组设备的相互切换，一组设备在向系统提供 氧化剂时，另一组设备进行排水、充气和增压过程，进而实现氧化剂供应的 连续性和大范围的流量调节。
