[实用新型]一种处理有机废水的超临界水氧化系统

说明书

本实用新型公开了一种处理有机废水的超临界水氧化系统，它包括氧化剂供给系统、有机废水预处理系统、反应系统、气液分离系统、反渗透系统、循环系统和能量回收系统。本实用新型针对超临界水氧化的高温高压反应条件能耗巨大的问题，采用多级能量回收装置将高压反应流体的压力能梯级回收，充分回收并利用了高压、中压流体压力能满足装置自身能量需求，极大降低了有机废水处理能耗；并且本实用新型的处理有机废水的超临界水氧化系统设置高压气液分离器及富氧尾气回用流程，利用高压条件下CO₂和O₂溶解度差异实现富氧尾气高效回用，降低了运行成本。本实用新型适合在有机废水超临界水氧化处理中广泛应用。

技术领域

本实用新型涉及化工和环境保护技术领域，具体地说是一种处理有机废水的超临界水氧化系统。

背景技术

高浓度(化学需氧量COD>2000mg/L)、有毒、难降解有机废水的处理是国内外公认的技术难题。传统的有机废水处理技术(如物化处理技术、生物处理技术、湿式氧化、焚烧等)存在成本高、降解率低、易衍生二次污染等问题。超临界水氧化(Supercritical WaterOxidation，SCWO)作为一种新型的处理有机废水技术，是有效解决这一难题的方法之一；

超临界水氧化是在超过水的临界点(PC＝22.1MPa，TC＝374℃)的高温高压条件下，以空气或其他氧化剂将有机物进行氧化的方法。超临界水(supercritical water,SCW)作为超临界流体的一种，与普通的液态水和水蒸气相比，超临界水的各种理化性质发生了很大变化。SCW的主要物性参数如密度、黏度、离子积和介电常数均明显下降，扩散系数较高，传质性能好，可与气体(如氧气、氮气等)及绝大多数有机物完全互溶，气液相界面消失，消除了相间传质阻力，溶解其中物质的反应速率不再受传质过程的限制，形成均一相体系，反应速度大大加快。在小于1分钟甚至几秒钟的停留时间内，99.9％以上的有机物迅速燃烧氧化成CO₂、H₂O和其他无毒无害的终端产物。反应温度一般在400-650℃，避免了SO₂、NOx、二恶英等二次污染物的产生。整个燃烧氧化过程产生大量的热，具有较大的热量回收潜力，当有机物质量浓度达到3％以上时，就可依靠反应过程中自身氧化放热维持反应所需温度，不需要外界供热，多余热量可以回收；

SCWO技术与传统有机废水处理方法相比，具有氧化反应彻底、去除率高、反应装置体积小、可实现自热反应等一系列优点，被誉为最有前途的环境处理方法之一。但为了实现超临界水氧化的高温高压反应条件需要耗费巨大的能量，并且在目前超临界水氧化系统中，一般通过背压阀直接将高压流体降至常压，然后进行气液产物分离，流体具有的压力能直接损耗，造成了能量极大浪费，如专利CN105130081A、CN105152248A、CN1730414A、CN104671388A等，若能将此部分压力能量充分回收利用，节能效果将非常可观。专利CN104445573A公开了一种新型超临界水氧化综合处理系统及处理方法，设置了压力能回收及余热回收等能量回收单元，压力能回收采用液力透平机组进行压力回收，属于压力能到机械能再到压力能的转化，能量回收效率较低。专利CN105627814A公开了一种用于超临界水氧化系统的中间介质换热装置，采用中间介质将超临界水氧化反应后流体的热量传递给反应前的物料，利用超临界水氧化反应后流体的热量来对物料进行预热，中间介质的压力由缓冲罐上设置的背压阀及补水支路设置的减温水泵来维持，能够高效利用反应后流体的热量，但该方法压力能的利用非常有限。此外，超临界水氧化降解过程中所生成的无机盐沉积及腐蚀也是该技术工业化推广的难题。基于此，有必要针对上述问题，开发一种既能高效利用反应流体的热能，又能够有效回收高压反应流体压力能，同时解决反应器内的腐蚀和盐沉积问题的超临界水氧化处理方法。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，是提供一种处理有机废水的超临界水氧化系统，针对超临界水氧化高温高压反应条件能耗高和盐沉积问题，能够有效回收反应流体的压力能，高效利用反应流体的热能，同时有效缓解和避免处理过程中盐沉积带来的堵塞及腐蚀问题，降低体系能耗，节约运行成本。