[发明专利]基于超临界水氧化技术的污染物无害化调控系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于超临界水氧化技术的污染物无害化调控系统及方法，包括物料单元、氧化剂单元、脱盐水单元、超临界水氧化反应器单元，氧化助剂单元及产物后续处理单元。综合使用温度控制、辅助氧化、强化氧化、催化氧化、流量控制等多种超临界水氧化强化手段，通过水质在线监测结果连锁控制各强化手段的顺序执行或者选择执行，在不影响高温高压超临界水氧化系统正常运行的情况下，在线调控超临界水氧化反应，使得高浓难降解有机污染物能够在相对温和的超临界水氧化反应条件下，一次性实现有机物与氨氮的彻底无害化处理，显著提高系统运行的经济性、可靠性与高效性。

技术领域

本发明属于化工及环保技术领域，涉及一种基于超临界水氧化技术的污染物无害化调控系统及方法。

背景技术

随着工业的持续发展，工业过程中所产生的有机废水及工业污泥逐年增加，尤其是来自农药、制药、纺织印染和煤化工等行业，其产生的废水中有机物成分复杂、浓度高、无机盐含量高、毒性强和可生化性差，常规的处理方法难以降解。若处理不达标的废水或污泥直接排放，其中的有害物质将造成土地和水体环境的严重污染，危害人类健康。

目前，高浓高盐有机废水及污泥的处理方法主要有生化法和焚烧法。但绝大多数高浓高盐有机废水和污泥的生化性极差，常规的生化法难以保证出水达标排放；而焚烧法作为工业污泥处理的主要方法，虽能一定程度上降解有机污染物，但二次污染及经济性差是该技术存在的主要缺陷，一方面，高温焚烧将不可避免的产生NO_x、SO_x及二噁英等二次污染物，严重污染大气，产生的飞灰和残渣中含有重金属物质，属于危险废弃物，需二次处理，另一方面，焚烧法无法自持燃烧，辅助燃料的添加及后续产物的二次处理会带来高运行费用，另外，由于工业废水或污泥普遍高浓高盐，焚烧过程将加剧设备的高温腐蚀，对设备材料要求高且投资巨大。

超临界水氧化技术由美国麻省理工学院的Modell教授提出，能迅速、彻底地将有机污染物降解，有机物中的C、H和N等元素能够转化成无害化的CO₂、H₂O和N₂等小分子化合物，杂环原子Cl、S和P转化成相应的酸或盐，重金属矿化沉积稳定在固相残渣中，无二次污染产生，彻底实现了气、液、固三相产物的无害化。与常规技术相比，超临界水氧化技术具有以下技术优势：

(1)能将难降解的有机物在极短反应时间(＜2min)内快速彻底氧化成小分子化合物，剧毒物质二噁英和多氯联苯等常规技术难以降解的物质去除率也高达99.99％；

(2)与焚烧法相比，能够彻底将难降解物质转化成无害化的CO₂、N₂、H₂O等小分子化合物，不会产生NO_x、SO_x、二噁英等二次污染，反应系统封闭，处理过程无异味，无需后续气体处理装置；

但利用超临界水氧化技术处理高浓度难降解有机污染物时，还存在一些问题：由于所处理的有机废物的浓度和成分不同，超临界水氧化降解的氧化过程中温度、氧化剂用量的需求不同，系统处理能力也会随之变化，有时需要辅助氧化剂等物料的协助才能完成彻底的氧化过程。目前的超临界水氧化处理系统往往只注意反应前和反应中各物料的加入，通过调控物料比实现控制，而这样的调节在处理新成分新浓度的有机污染物以及系统启动阶段往往造成氧化不彻底、排放不达标或者氧化剂、助氧化剂使用量超标等情况，导致超临界水氧化产物还需要进一步处理，从而造成系统的适应性不强、经济性下降、处理能力不符合设计需求等问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中超临界水氧化系统处理高浓度难降解有机污染物时，系统不能依据物料浓度、成分变化调节氧化参数，导致氧化处理不彻底，排放不达标或者氧化剂等物料使用过量等问题，提供一种基于超临界水氧化技术的污染物无害化调控系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：