[发明专利]一种分级注氧的超临界水氧化系统及基于该系统的废水和/或污泥处理方法

权利要求书

1.一种分级注氧的超临界水氧化系统，其特征在于，包括物料储罐(1)、预热器(2)、加热器(3)、反应器(4)、氧气罐(5)、降压器(6)及出水储罐(7)，反应器(4)上设有若干个注氧点入口；

物料储罐(1)的出口通过物料泵与预热器(2)的管侧入口连接，预热器(2)的管侧出口与加热器(3)的入口连接，加热器(3)的出口与反应器(4)入口连接，反应器(4)出口与预热器(2)的壳侧入口连接，预热器(2)的壳侧出口与降压器(6)的入口连接，降压器(6)的出口与出水储罐(7)的入口连接；

氧气罐(5)出口通过若干注氧管路分别与预热器(2)管侧入口、加热器(3)入口、反应器(4)入口及反应器(4)上的若干个注氧点入口相连；

反应器(4)上的每个注氧点入口旁设有壁温测点；

与反应器(4)上若干个注氧点入口相连的注氧管路上均设有流量计和流量调节阀。

2.根据权利要求1所述的分级注氧的超临界水氧化系统，其特征在于，流量调节阀为电磁流量调节阀或气动流量调节阀。

3.根据权利要求1所述的分级注氧的超临界水氧化系统，其特征在于，预热器(2)为管壳式换热器，冷流体流经管侧，热流体流经壳侧。

4.根据权利要求1所述的分级注氧的超临界水氧化系统，其特征在于，加热器(3)采用电加热器、电磁感应加热器或天然气炉加热器；反应器(4)采用管式反应器或釜式反应器；降压器(6)采用毛细管降压器或背压阀降压器；出水储罐(7)采用密闭水罐、密闭水池、敞口水槽或敞口水池。

5.采用权利要求1～4中任意一项所述的分级注氧的超临界水氧化系统对废水和/或污泥进行处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将含有有机废水和/或污泥的冷态物料储存在物料储罐(1)中，启动系统，所述冷态物料经物料泵输送至预热器(2)管侧，同时，氧气罐(5)通过注氧管路向预热器(2)管侧入口注入部分氧气；

2)部分氧气与冷态物料混合后经管道输入至加热器(3)中，同时，氧气罐(5)通过注氧管路向加热器(3)入口注入部分氧气，加热器(3)对混有部分氧气的冷态物料进行加热处理，经过加热的物料被输送至反应器(4)；

3)氧气罐(5)通过若干注氧管路分别向反应器(4)的若干个注氧点入口注入氧气，在反应器(4)中，氧气与经过加热的物料在超临界条件下混合发生超临界水氧化反应，物料中的有机物被氧化为CO₂、H₂O及N₂，反应后的热流体从反应器(4)的出口流入预热器(2)壳侧入口；

4)流入预热器(2)壳侧的反应热流体与新输送至预热器(2)管侧的冷态物料进行热交换，其中：

反应热流体被冷却到100℃以下，从预热器(2)壳侧出口进入降压器(6)，经降压器(6)降压后的流体流至出水储罐(7)，检测合格后达标排放；

新输送的冷态物料换热升温至预设温度，然后经加热器(3)输送至反应器(4)进行超临界水氧化反应；

5)重复步骤3)和步骤4)，直至物料储罐(1)中的所有冷态物料均处理完毕，或系统停机。

6.根据权利要求5所述的对废水和/或污泥进行处理的方法，其特征在于，加热器(3)在系统启动初期高负荷运行，用于预热初始流入其中的冷态物料；在启动之后的运行过程中，加热器(3)低负荷运行。

7.根据权利要求5所述的对废水和/或污泥进行处理的方法，其特征在于，步骤1)、2)和3)中，氧气注入时的进氧量能够根据当前待处理物料的浓度、物质成分、系统设定的反应参数以及反应后的出水达标情况的变化而调整。

8.根据权利要求5所述的对废水和/或污泥进行处理的方法，其特征在于，在反应器(4)中进行的超临界水氧化反应程度能够根据反应器(4)上若干个注氧点的注氧流量进行调整。