CN102642910A - 超临界水处理的氧化脱盐装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超临界水处理的氧化脱盐装置，其特征在于：包括加热炉，其引出管道连接水力旋流器的入口，水力旋流器上端的溢流口连接加热炉的回流管道，水力旋流器下部为储盐缓冲罐，储盐缓冲罐底部出口连接一个缓冲氧化器，缓冲氧化器上部连接供氧管路，缓冲氧化器下部出口连接一个扩容器，扩容器上部出口连接储料池，扩容器下部出口连接储盐池。该装置可通过水力旋流器自带的储盐缓冲罐和缓冲氧化器的储盐作用，实现废有机物超临界水氧化处理系统高效、连续脱盐。
Description
技术领域
本发明涉及废有机物的超临界水处理技术，特别涉及一种超临界水处理的氧化脱盐装置。
背景技术
超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)技术是一种可实现对多种有机废物进行深度氧化处理的技术。在超临界水中，有机物能与空气、O2等无极性气体混溶形成均相反应体系，实现有机物的高效快速分解，生成小分子产物H2O、CO2和N2。虽然在常温常压下，大多数盐类在水中的溶解度较大，一般在数10g～100g/L左右，但是在临界水中，无机盐的溶解度显著降低，一般在(1～100)×10-6(质量分数)。因此，无机盐很容易从超临界水中析出。
在相关有机废物的SCWO处理装置中，无机盐等沉淀造成的设备及管道堵塞问题是影响SCWO处理技术工业化的最大障碍之一。在SCWO处理工业化应用系统中，建立可实现连续、稳定运行的脱盐系统对维持整个SCWO处理系统的安全运行具有重要意义，目前已成为SCWO处理系统开发方面急需解决的核心技术问题。
现有SCWO法处理有机废物的脱盐系统中，根据排盐的时间可分为反应前脱盐和反应后脱盐，系统流程上可分为连续式脱盐和间歇式脱盐，操作条件类型可分为高压直接排盐和降压后排盐。实现连续稳定脱盐和采用有效的降压降温方式是需要解决的关键问题。现有的SCWO法处理有机废物的脱盐系统如图1所示，反应器出口连接水力旋流器1上部入口端，水力旋流器顶部的出口端去气液分离器，水力旋流器底部的出口端与换热器2的入口连接，换热器出口端分为两路，一路与第一贮盐罐3入口连接，另一路与第二贮盐罐4入口连接，第一和第二贮盐罐上部出口均与过滤器5的入口连接，过滤器的出口去无污染排放管道。具体工艺原理如下：水力旋流器分离出来的浓盐水从水力旋流器的底部出口流出，进入换热器冷却至30℃左右，再通过重力作用进入第一贮盐罐，非溶解性的无机盐沉降到第一贮盐罐的底部，富含溶解性盐的浓盐水和非溶解性无机盐在第一贮盐罐中实现液固分层，上层含固率非常低的浓盐水进入后续过滤器进一步进行过滤，再经背压阀降到常压后排放。系统运行一段时间需要除盐操作时，关闭第一贮盐罐顶部进口阀门，打开第一贮盐罐底部出口的阀门，依靠重力作用富含非溶解性固体的浓盐水排入地沟，在关闭第一贮盐罐顶部阀门的同时，启用第二贮盐罐，保证系统连续脱盐。
上述废有机物的SCWO脱盐装置所存在的问题是，采用在反应器后脱盐的方案，不适用于大规模的工业化应用；设置两个高压储盐罐切换使用来实现系统连续式脱盐，结构较为复杂。
发明内容
为了克服现有废有机物SCWO处理的脱盐装置所存在的缺陷，本发明提供了一种改进的废有机物在超临界条件下的脱盐装置，可实现废水在加热炉预热过程中连续高效脱盐。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种超临界水处理的氧化脱盐装置，其特征在于：包括加热炉，其引出管道连接水力旋流器的入口，水力旋流器上端的溢流口连接加热炉的回流管道，水力旋流器下部为储盐缓冲罐，储盐缓冲罐底部出口连接一个缓冲氧化器，缓冲氧化器上部连接供氧管路，缓冲氧化器下部出口连接一个扩容器，扩容器上部出口连接储料池，扩容器下部出口连接储盐池。
上述方案中，所述缓冲氧化器中设置有一个过滤器，过滤器出口通过管道与水力旋流器溢流口连接。过滤器的过滤精度小于水力旋流器的最小脱除粒度。
所述水力旋流器下部储盐缓冲罐内设置有螺旋输送机，由储盐缓冲罐外部自带的电机驱动。
所述缓冲氧化器内设置有螺旋输送机，由缓冲氧化器外部自带的电机驱动。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)可有效降低设备和管道的盐堵塞风险，保证系统的长期可靠运行。
(2)废有机物的SCWO处理系统采用反应前脱盐方案，但从水力旋流器底部脱除的盐中仍含约10％的废水，因此脱除的盐中仍含有较高浓度的有机废物，如不对这部分废物加以处理而直接填埋处理，将会造成一定环境污染。本发明采用的缓冲氧化器可用于氧化分解脱除的盐中的有机废物。
(3)缓冲氧化器中的高温高压超临界流体经过第二次过滤，可防止脱出的盐被重新进入SCWO处理系统。
(4)本发明采用的扩容降温降压的方法，与采用套管式换热器降温降压的方式相比，更加节省材料、安全可靠。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1是一种现有SCWO处理废有机物的脱盐装置。图中：1.旋风分离器，2.换热器，3.第一贮盐罐，4.第二贮盐罐，5.过滤器。
图2是本发明SCWO处理废有机物的脱盐装置。图中：6.加热炉，7.水力旋流器，8.缓冲氧化器，9.扩容器，10.储盐池，11.储料池，12.过滤器，13、14、驱动电机。
具体实施方式
参见图2，本发明SCWO处理废有机物的脱盐装置主要包括：加热炉6引出管道接水力旋流器7入口，水力旋流器7上端的溢流口连接返回加热炉6的管道，水力旋流器7下部储盐缓冲罐中设置有螺旋输送机，由外部自带的电机13驱动，储盐缓冲罐底部出口连接一个缓冲氧化器8，缓冲氧化器8中也设置有螺旋输送机，由外部自带的电机14驱动，缓冲氧化器8连接供氧管路，缓冲氧化器中设置有一个过滤器12，过滤器12出口通过管道与水力旋流器7的溢流口连接，缓冲氧化器8下部出口连接一个扩容器9，扩容器9上部出口连接储料池11，扩容器9下部出口连接储盐池10。
含盐废水在加热炉6中被加热到超临界温度400℃时，引出至水力旋流器7，利用水力旋流器7的离心分离作用，将反应流体中大约40微米的固体盐颗粒分离出来，经过水力旋流器7除盐后的废水返回到加热炉6中继续加热，从而防止较大的盐颗粒进入到后续加热炉管道及反应器中。水力旋流器7下部带有一个储盐缓冲罐，储盐缓冲罐中设置有螺旋输送机，在电机13驱动下，控制螺旋输送机转速，具有一定时间的储盐能力。缓冲氧化器8中也设置有螺旋输送机，在电机14驱动下，控制螺旋输送机转速，具有比水力旋流器7下部储盐缓冲罐储盐时间更长的储盐能力。
缓冲氧化器8上部连接供氧管路，系统启动后，首先向缓冲氧化器8中充氧，从水力旋流器7下部储盐缓冲罐进入到缓冲氧化器8中，从而实现这部分废有机物在高温高压条件下高效氧化分解。缓冲氧化器8中的高温高压超临界流体(含盐量低)经过设置在缓冲氧化器8中的过滤器12(过滤精度40微米，此过滤器设计过滤面积较大，约为300cm2)，与水力旋流器7溢流流体相汇合，进入后续管路。从缓冲氧化器8进入到扩容器9中的盐仍含有50％左右含水率，扩容器9罐体体积设计可满足含固体盐的浓盐水在其中扩容，同时降温降压。脱除盐中含有的水汽化从扩容器9上部出口降压后进入储料池11，干燥后的盐经过阀门降压后进入储盐池10，储盐池10排出的盐进行填埋。
Claims (5)
1.一种超临界水处理的氧化脱盐装置，其特征在于：包括加热炉，其引出管道连接水力旋流器的入口，水力旋流器上端的溢流口连接加热炉的回流管道，水力旋流器下部为储盐缓冲罐，储盐缓冲罐底部出口连接一个缓冲氧化器，缓冲氧化器上部连接供氧管路，缓冲氧化器下部出口连接一个扩容器，扩容器上部出口连接储料池，扩容器下部出口连接储盐池。
2.如权利要求1所述的超临界水处理的氧化脱盐装置，其特征在于：所述缓冲氧化器中设置有一个过滤器，过滤器出口通过管道与水力旋流器溢流口连接。
3.如权利要求2所述的超临界水处理的氧化脱盐装置，其特征在于：所述过滤器的过滤精度小于水力旋流器的最小脱除粒度。
4.如权利要求1所述的超临界水处理的氧化脱盐装置，其特征在于：所述水力旋流器下部储盐缓冲罐内设置有螺旋输送机，由储盐缓冲罐外部自带的电机驱动。
5.如权利要求1所述的超临界水处理的氧化脱盐装置，其特征在于：所述缓冲氧化器内设置有螺旋输送机，由缓冲氧化器外部自带的电机驱动。
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