CN108217906A - 一种利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统和方法，包括水泵、均质器、高压柱塞泵、氧化剂加压装置、换热器、预热器、超临界水氧化反应器和固液分离器；水泵、均质器、高压柱塞泵、换热器、预热器、超临界水氧化反应器和固液分离器通过输送管道依次连接；固液分离器的超临界流体出口和换热器的超临界水流体入口连接，与进入换热器的冷流体形成余热回收；氧化剂加压装置通过管道和超临界水氧化反应器连接；换热器热介质出口通过管道和解压设备连接，将流体进行解压后排放或回用。本发明的系统具有反应迅速、反应装置小、占地面积小、无二次污染等优点，如果废水中有机物的含量达到一定浓度，反应过程可实现自热运行。

Description

一种利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统和方法

技术领域

本发明涉及环境保护领域，具体涉及一种利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统和方法。

背景技术

高盐废水是指所含有机物和总溶解固体物(TDS)质量分数不低于3.5％的废水，主要来自于化工生产与石油、天然气的采集加工过程等。在这类废水中，除了含有有机污染物，还含有大量可溶性的无机盐，如Cl^-、Na⁺、SO₄ ^2-、Ca²⁺等，如果直接排放，废水中高浓度的可溶性无机盐和难降解的有毒有机物会导致严重的环境污染，会造成淡水资源矿化和土壤碱化。在水资源日渐短缺的今天，如何高效的处理此类废水已经成为了困扰水处理行业的一个难题。

超临界水氧化技术是利用水在超临界条件下对有机物和氧化剂可以任意比例互溶的特点，使有机物与氧化剂在均相(超临界水相)中进行迅速、彻底的氧化反应，而转化为CO₂、H₂O等小分子物质。因此，超临界水氧化反主应用于高浓度有毒有害有机废弃物的深度处理，具有反应迅速、反应装置小、占地面积小、无二次污染等优点。如果废水中有机物的含量达到一定浓度，反应过程可实现自热运行。因此，超临界水氧化技术具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统和方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统，包括水泵、均质器、高压柱塞泵、氧化剂加压装置、换热器、预热器、超临界水氧化反应器和固液分离器；所述水泵、均质器、高压柱塞泵、换热器、预热器、超临界水氧化反应器和固液分离器通过输送管道依次连接；所述固液分离器为高压旋液分离器，所述高压旋液分离器的超临界流体出口和换热器的超临界水流体入口连接，与进入换热器的冷流体形成余热回收；所述氧化剂加压装置通过管道和超临界水氧化反应器连接；换热器热介质出口通过管道和解压设备连接，将流体进行解压后排放或回用；所述高压旋液分离器连接固体收集器。

进一步的，所述氧化剂为气态或液态；氧化剂为气态时，所述的氧化剂加压装置为压缩机；所述氧化剂为液态时，所述的氧化剂加压装置为高压泵。

具体的，所述氧化剂为空气、富氧空气、氧气、液氧、双氧水、KClO₃溶液、NaClO溶液、KMnO₄溶液或FeMnO₄溶液。

进一步的，所述的超临界反应器为釜式反应器、管式反应器或其他形式的反应器。

本发明还公布了采用上述的系统处理高盐废水的方法，包含以下步骤：

1)用水泵将高盐废水打入均质器，使其中的浮油等飘浮物和悬浊物均匀混合；

2)用高压柱塞泵加压，使高盐废水经过换热器、预热器注入超临界水氧化反应器中；

3)待超临界水氧化反应器内充入部分高盐废水后，关闭高压柱塞泵和超临界水氧化反应器的出口阀门，停止注入高盐废水，同时启动预热器，采用静态加热的方法，使其温度升至375～450℃，压力大于23MPa；

4)打开超临界水氧化反应器的出口阀门，利用高压柱塞泵水在系统中循环，使整个系统的温度和压力达到设定值；

5)启动氧化剂加压装置，将氧化剂注入超临界反应器中；

6)根据超临界反应器内的压力和温度，调节进入超临界反应器内的高盐废水和氧化剂的流量，使二者的混合物在反应器内的停留时间为30～300s，使其中的有机物完全氧化成无机盐、水和CO₂，同时放出热量；

7)将从超临界反应器中出来的高温高压超临界水进入高压旋液分离器，利用无机盐在超临界水中不溶的特性，将其中的无机盐在超临界状态下分离；

8)将从高压旋液分离器出来的高温高压超临界水进入换热器，对冷流体进行换热，以实现热量回用及废水的达标排放与回用；

9)冷流体经高压废液分离器出来的高温高压超临界水流体预热后，根据实际情况采用加热器进一步加热，使其达到设定的温度和压力后，进入超临界反应器，重复上述的反应过程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的系统将含有浮油等飘浮物和悬浊物的高盐废水在超临界水氧化反应器中进行反应，利用无机盐在超临界水中不溶的特性，将其中的无机盐在超临界状态下分离，从高压旋液分离器出来的高温高压超临界水进入换热器，对冷流体进行换热，以实现热量回用及废水的达标排放与回用。本发明的系统具有反应迅速、反应装置小、占地面积小、无二次污染等优点，如果废水中有机物的含量达到一定浓度，反应过程可实现自热运行。

附图说明

图1：利用超临界水氧化法处理高盐废水的流程示意图。

图中：1-第一阀门，2-第二阀门，3-第三阀门，4-第四阀门，5-第五阀门。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

一种利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统，包括水泵、均质器、高压柱塞泵、氧化剂加压装置、换热器、预热器、超临界水氧化反应器和高压旋液分离器，水泵、均质器、高压柱塞泵、换热器、预热器、超临界水氧化反应器和高压旋液分离器通过输送管道依次连接，高压旋液分离器的超临界流体出口和换热器的超临界水流体入口连接，与进入换热器的冷流体形成余热回收；氧化剂加压装置通过管道和超临界反应器连接；换热器热介质出口通过管道和解压设备连接，将流体进行解压后排放或回用。

其中，所述的氧化剂可以是气态(如空气、富氧空气、氧气等)，也可以是液态(如液氧、双氧水、强氧化性物质的溶液，如KClO₃溶液、NaClO溶液、KMnO₄溶液、FeMnO₄溶液)。

所述的氧化剂加压装置为高压泵(用于液态氧化剂)或压缩机(用于气态氧化剂)。

所述的超临界反应器可以是釜式反应器，也可为管式反应器或其他形式的反应器。

一种利用超临界水氧化法处理高盐废水的方法，包含以下步骤：

(1)用水泵将高盐废水打入均质器，使其中的浮油等飘浮物和悬浊物等均匀混合；

(2)用高压柱塞泵加压，使高盐废水经过换热器、预热器注入超临界水氧化反应器中；

(3)等超临界水氧化反应器内充入部分高盐废水后，关闭高压柱塞泵和超临界水氧化反应器的出口阀门，停止注入高盐废水，同时启动预热器，采用静态加热的方法，使其温度升至375～450℃，压力大于23MPa；

(4)打开反应器的出口阀门，利用高压柱塞泵水在系统中循环，使整个系统的温度和压力达到设定值；

(5)启动氧化剂加压装置，将氧化剂注入超临界反应器中；

(6)根据超临界反应器内的压力和温度，调节进入超临界反应器内的高盐废水和氧化剂的流量，使二者的混合物在反应器内的停留时间为30～300s，使其中的有机物完全氧化成无机盐、水和CO₂，同时放出热量；

(7)将从超临界反应器中出来的高温高压超临界水进入高压旋液分离器，利用无机盐在超临界水中不溶的特性，将其中的无机盐在超临界状态下分离；

(8)将从高压旋液分离器出来的高温高压超临界水进入换热器，对冷流体进行换热，以实现热量回用及废水的达标排放与回用；

(9)冷流体经高压废液分离器出来的高温高压超临界水流体预热后，根据实际情况采用加热器进一步加热，使其达到设定的温度和压力后，进入超临界反应器，重复上述的反应过程。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统，其特征在于：包括水泵、均质器、高压柱塞泵、氧化剂加压装置、换热器、预热器、超临界水氧化反应器和固液分离器；所述水泵、均质器、高压柱塞泵、换热器、预热器、超临界水氧化反应器和固液分离器通过输送管道依次连接；所述固液分离器为高压旋液分离器，所述高压旋液分离器的超临界流体出口和换热器的超临界水流体入口连接，与进入换热器的冷流体形成余热回收；所述氧化剂加压装置通过管道和超临界水氧化反应器连接；换热器热介质出口通过管道和解压设备连接，将流体进行解压后排放或回用；所述高压旋液分离器连接固体收集器。

2.根据权利要求1所述的利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统，其特征在于：所述氧化剂为气态或液态；氧化剂为气态时，所述的氧化剂加压装置为压缩机；所述氧化剂为液态时，所述的氧化剂加压装置为高压泵。

3.根据权利要求1所述的利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统，其特征在于：所述氧化剂为空气、富氧空气、氧气、液氧、双氧水、KClO₃溶液、NaClO溶液、KMnO₄溶液或FeMnO₄溶液。

4.根据权利要求1所述的利用超临界水氧化法处理高盐废水的系统，其特征在于：所述的超临界反应器为釜式反应器、管式反应器或其他形式的反应器。

5.采用权利要求1～4任一项所述的系统处理高盐废水的方法，其特征在于：包含以下步骤：

1)用水泵将高盐废水打入均质器，使其中的浮油等飘浮物和悬浊物均匀混合；

2)用高压柱塞泵加压，使高盐废水经过换热器、预热器注入超临界水氧化反应器中；

3)待超临界水氧化反应器内充入部分高盐废水后，关闭高压柱塞泵和超临界水氧化反应器的出口阀门，停止注入高盐废水，同时启动预热器，采用静态加热的方法，使其温度升至375～450℃，压力大于23MPa；

4)打开超临界水氧化反应器的出口阀门，利用高压柱塞泵水在系统中循环，使整个系统的温度和压力达到设定值；

5)启动氧化剂加压装置，将氧化剂注入超临界反应器中；

6)根据超临界反应器内的压力和温度，调节进入超临界反应器内的高盐废水和氧化剂的流量，使二者的混合物在反应器内的停留时间为30～300s，使其中的有机物完全氧化成无机盐、水和CO₂，同时放出热量；

7)将从超临界反应器中出来的高温高压超临界水进入高压旋液分离器，利用无机盐在超临界水中不溶的特性，将其中的无机盐在超临界状态下分离；

8)将从高压旋液分离器出来的高温高压超临界水进入换热器，对冷流体进行换热，以实现热量回用及废水的达标排放与回用；

9)冷流体经高压废液分离器出来的高温高压超临界水流体预热后，根据实际情况采用加热器进一步加热，使其达到设定的温度和压力后，进入超临界反应器，重复上述的反应过程。