CN109320014A - 一种基于超临界水氧化反应含氮有机物分级处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超临界水氧化反应含氮有机物分级处理系统及方法，包括热水解单元、超临界水氧化单元、物理脱氮单元和生物脱氮单元，物料经物料储罐进入热水解罐发生热水解反应，然后进入预热器进行一级升温，在经过加热器后依次进入反应器Ⅰ和反应器Ⅱ，发生超临界水氧化反应，反应后流体经降压器降压后，依次经过物理脱氮单元和生物脱氮单元，进行深度处理，最终达标排放。通过超临界水氧化反应、物理脱氮单元和生物脱氮单元对含氮有机物进行逐级处理，实现了高浓度难降解有机废水中的氮类物质的分级处理，最终达标排放，在提高处理效果的同时有效降低了成本。

Description

一种基于超临界水氧化反应含氮有机物分级处理系统及方法

技术领域

本发明属于化工及环保技术领域，具体涉及一种基于超临界水氧化反应含氮有机物分级处理系统及方法。

背景技术

近年来，我国的大量湖泊、河流频繁爆发水体富营养化事件，严重危害生态环境。氨氮和总氮可以作为评价水体富营养化的指标，当水体中的氮元素超标时，会造成微生物的大量繁殖，导致水体的富营养化。总氮是指水体中各种形态的氮的总量，主要包括氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮以及各种有机态氮。而氨氮是指水中以游离氨和铵离子存在的氮，氨氮主要由废水中含氮有机物经微生物分解产生。我国当前的工业体系下，大量工业过程会产生高浓度难降解有机废水及污泥，而这些废水及污泥中普遍含有大量含氮有机物或直接含有氨氮。下面举例说明，如印染行业中采用的染料的发色基团的主要成分为苯胺，产生的废水中含有大量偶氮类物质、尿素及铵盐；煤化工行业普遍产生含酚废水，废水中普遍含有较高浓度的氨态氮；制药行业中，发酵过程常常添加硫酸铵作为微生物的氮源，从而导致废水中同样含有大量氨态氮，尤其是抗生素类药物的生产废水中会产生大量含氨基的基团。

采用生物处理的方法可以将有机物中的氮有效脱除，然而对于高难度难降解有机废水来讲，其COD过高，同时可能含有重金属类物质及高浓度的无机盐，这些物质均具有生物毒性，导致生物方法难以处理该类废水，从而无法实现废水中含氮有机物的去除，无法达到废水的氨氮排放指标。

超临界水(supercritical water)是指温度和压力超过水的临界点(374.1℃，22.1MPa)的特殊状态的水。与常态水相比，超临界水在物理、化学性质上有较大区别。超临界水具有良好的扩散性，有机物和气体可以在超临界水环境中完全溶解，而且其扩散性和粘度较常态水都是显著降低的，这就可以将超临界水作为有机反应的良好溶剂。正是应用了超临界水的这些优势，诞生了用来进行有机废水处理的超临界水氧化技术。超临界水氧化(supercritical water oxidation，SCWO)技术是一种高级氧化技术，利用了超临界水作为有机物和氧气发生氧化反应的媒介，进行有机废水和氧气的均相氧化反应，将废水中的有机物快速、高效地氧化生成CO₂、N₂和H₂O等无害化物质。对于含氮有机物，超临界水氧化反应可以直接将有机物中的氮元素氧化生成氮气，然而这个反应需要在高达650℃以上的温度、含有催化剂的条件下完成。而在工业化超临界水氧化系统中，为了平衡投资和运行效果，普遍的运行参数是600℃左右，在这个较低的温度下，有机物中的氮元素经超临界水氧化反应转化为氨态氮或硝态氮，出水的总氮浓度超标，很难做到达标排放。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于超临界水氧化反应含氮有机物分级处理系统及方法，通过超临界水氧化反应、物理脱氮单元和生物脱氮单元对含氮有机物进行逐级处理，实现了高浓度难降解有机废水中的氮类物质的分级处理，最终达标排放，在提高处理效果的同时有效降低了成本。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种基于超临界水氧化反应含氮有机物分级处理系统，包括热水解单元、超临界水氧化单元、物理脱氮单元和生物脱氮单元；热水解单元包括物料储罐和热水解罐；超临界水氧化单元包括预热器、加热器、反应器Ⅰ、反应器Ⅱ、氧气罐和降压器；

物料储罐的出口与热水解罐的入口相连，热水解罐的出口与预热器的管侧入口相连，预热器的管侧出口与加热器的入口相连，加热器的出口与反应器Ⅰ的入口相连，反应器Ⅰ的出口与反应器Ⅱ的入口相连，反应器Ⅱ的出口与预热器的壳侧入口相连，预热器的壳侧出口与降压器的入口相连，降压器的出口与物理脱氮单元的入口相连，物理脱氮单元的出口与生物脱氮单元入口相连；

氧气罐有两个出口，一个与反应器Ⅰ入口连接，另一个与反应器Ⅱ入口连接。

进一步，反应器Ⅱ上设有多个中间入口。

进一步，物理脱氮单元有两个出口，一个出口与生物脱氮单元入口相连，另一个出口与反应器Ⅱ的一个中间入口相连。

进一步，超临界水氧化单元还包括药剂罐Ⅰ和药剂罐Ⅱ，药剂罐Ⅰ的出口和药剂罐Ⅱ出口分别与反应器Ⅱ的其中两个中间入口连接。

进一步，药剂罐Ⅰ中的药剂为硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠和亚硝酸钾中的一种或多种。

进一步，药剂罐Ⅱ中的药剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种。

进一步，氧气罐与反应器Ⅰ入口和反应器Ⅱ入口连接的管路上设有流量计和流量调节阀，药剂罐Ⅰ、药剂罐Ⅱ及物理脱氨单元与反应器Ⅱ的中间入口连接的管路上设有流量计和流量调节阀。

进一步，物料储罐与热水解罐之间设有增压泵，物理脱氨单元、药剂罐Ⅰ及药剂罐Ⅱ与反应器Ⅱ之间均设有增压泵。

进一步，热水解罐上设有加热装置。

进一步，预热器为管壳式换热器，冷流体流经管侧，热流体流经壳侧。

进一步，加热器采用电加热器。

进一步，反应器Ⅰ和反应器Ⅱ均为管式反应器。

进一步，反应器Ⅱ上设有伴热装置，伴热温度最高为600-800℃。

进一步，降压器采用毛细管降压或背压阀降压。

进一步，物理脱氮单元采用蒸氨工艺或吹脱工艺或二者结合的工艺。

进一步，生物脱氮单元采用厌氧好氧工艺。

基于上述系统进行含氮有机物分级去除的方法，包括以下步骤：

1)带有含氮有机物成分的物料从物料储罐中进入热水解罐中发生热水解反应；

2)步骤1)处理后的物料依次进入预热器和加热器，经过加热器加热后的物料进入反应器Ⅰ；

3)氧气罐提供的氧气在反应器Ⅰ中与经步骤2)处理的物料混合，在超临界条件下发生第一阶段超临界水氧化反应，将有机物中的氮转化为氨态氮和硝态氮，同时生成CO₂、H₂O等物质，反应后的流体进入反应器Ⅱ；

4)经步骤3)处理的流体在反应器Ⅱ中与来自氧气罐的氧气进行混合，在超临界条件下发生第二阶段超临界水氧化反应，将大部分氨态氮转化为氮气，反应后的高温流体进入预热器，与后续进入的冷态物料进行热交换，高温流体被冷却到100℃以下，然后进入降压器降压；

5)降压后的反应出水进入物理脱氮单元，进一步将氨态氮进行脱除，出水中的氨富集形成氨水；

6)经步骤5)处理的流体中进入生物脱氮单元，将流体中剩余的氨态氮、硝态氮转化为氮气，出水中的总氮、氨氮指标达标后排放。

进一步，步骤1)中，热水解反应的温度为100-250℃。

进一步，步骤3)中，第一阶段超临界水氧化反应的温度为450℃-600℃。

进一步，步骤4)中，第二阶段超临界水氧化反应的温度为600℃-800℃。

进一步，步骤5)中，氧气罐中的氧气、药剂罐Ⅰ中的药剂、药剂罐Ⅱ中的药剂和物理脱氮单元中产生的氨水，是有选择的通入反应器Ⅱ中的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的含氮有机物分级处理系统包括热水解单元、超临界水氧化单元、物理脱氮单元和生物脱氮单元，超临界水氧化单元设置了反应器Ⅰ和反应器Ⅱ两个超临界反应器，反应器Ⅰ和反应器Ⅱ均与氧气罐连接，首先物料通过热水解单元的热水解罐实现含氮有机物从固相向液相的转移；通过反应器Ⅰ中的第一阶段超临界水氧化反应实现有机态氮向氨态氮、硝态氮的转化，为后续物理脱氮过程和生物脱氮过程对氮的脱除提供了条件；通过反应器Ⅱ中的第二阶段超临界水氧化反应对氨态氮的转化起到了强化作用，降低了后续物理脱氮过程和生物脱氮过程的压力；经过超临界水氧化这一化学脱氮过程，有机物中的氮已全部转化为硝态氮和氨态氮，经物理脱氮单元和生物脱氮单元完成总氮的彻底去除。采用多级手段实现含氮有机物的去除，实现水质总氮指标的达标排放。

进一步，物理脱氮单元有两个出口，一个出口与生物脱氮单元入口相连，另一个出口与反应器Ⅱ的一个中间入口相连，可以将物理脱氨单元产生的氨水一部分回流至反应器Ⅱ中。

进一步，超临界水氧化单元还包括与反应器Ⅱ的中间入口连接的药剂罐Ⅰ和药剂罐Ⅱ，通过药剂罐给反应器Ⅱ中加入适量的药剂，加快反应器Ⅱ中的第二阶段超临界水氧化反应，将有机物中的氮转化为硝态氮和氨态氮。

进一步，通过在连接管路上设置流量计和流量调节阀，可以及时监控进入反应器的氧气量、药剂量、氨水量，根据需要开闭流量调节阀和调解流量调节阀的开启大小。

进一步，通过增压泵增压，将物料储罐中的物料增压输送给热水解罐，将物理脱氨单元产生的氨水或药剂罐中的药剂泵入反应器Ⅱ中。

进一步，通过在热水解罐中上设置加热装置，对进入的物料加热，促进热水解反应的发生，对于物料为污泥的情况来讲，污泥中的细胞破裂，粘度降低，固相中的含氮有机物转移到液相中；对于物料为废水的情况来讲，热水解罐的主要作用是缓冲、均质。

进一步，冷流体流经管侧，热流体流经壳侧，在预热器中，冷态物料走管体，完成超临界水氧化反应的高温出水流经壳体，冷态物料与反应器中完成超临界水氧化反应的高温出水进行换热，有效利用热能。

进一步，利用伴热装置将电能转化为热能，通过热交换，补充反应器Ⅱ损失的热量，使反应器Ⅱ内的温度维持在一个合适的范围内。

进一步，降压器可采用现有的降压技术对流体进行降压，可选择产品多样化，易于更换。

进一步，降压后的反应出水经过物理脱氨单元采用蒸氨工艺或吹脱工艺或二者结合的工艺，利用现有的水处理工艺进行脱氨，促使游离氨从水中逸出，将氨态氮进行脱除。

进一步，生物脱氮单元采用厌氧好氧工艺脱氮，厌氧工艺能去除物料中大量的有机物和悬浮物，使与之组合的好氧工艺有机负荷减小，好氧污泥产量也相应降低，整个工艺的反应容积小得多；厌氧工艺作为前处理工艺能起到均衡作用，减少后续好氧工艺负荷的波动，使好氧工艺的需氧量大为减少且较为稳定，既节约能源又方便工业上的实际操作；厌氧工艺作为前处理工艺能明显改善废水的可生化性，使废水更顺利地经历好氧生物处理过程；在组合工艺中，好氧处理过程对厌氧代谢物的降解也有效地推动了有机物厌氧处理过程的进行。与单一工艺相比，组合工艺对废水的处理效率更高。

本发明的含氮有机物分级去除方法，与传统的物理脱氮系统、生物脱氮系统相比，本方法以超临界水氧化技术为核心，可以实现高浓度、难降解、具有生物毒性的有机废水和污泥的氧化，将存在于含氮有机基团上的氮元素转化为无机态的氨态氮和硝态氮，为后续物理脱氮、生物脱氮过程创造条件。

进一步，与传统的超临界水氧化系统相比，可以降低超临界水氧化反应的设计温度、压力参数，使得超临界水氧化处理含有含氮有机物的高浓度难降解有机废水及污泥的过程可以不必在650℃以上的高温条件下长期运行，有效降低了运行成本和投资成本，提高了系统安全性，含氮有机物依次经过化学脱氮、物理脱氮和生物脱氮的分级处理方法，实现了有机态氮向氮气的逐级转化，最终彻底脱除。与传统的超临界水氧化方法相比，本方法可以降低超临界水氧化反应的设计温度、压力参数，从而提高系统经济性和安全性，同时提高了总氮、氨氮的去除率，完全可以实现达标排放。与传统的物理脱氮方法、生物脱氮方法相比，本发明公开的方法以超临界水氧化技术为核心，实现高浓度、难降解、具有生物毒性的有机废水和污泥的氧化，将存在于含氮有机基团上的氮元素转化为无机态的氨态氮和硝态氮，为物理脱氮方法和生物脱氮方法创造条件。因此，本发明公开的基于上述系统的处理方法完全可以实现含氮有机物的彻底去除、达标排放。

进一步，氧气罐中的氧气、药剂罐Ⅰ中的药剂、药剂罐Ⅱ中的药剂和物理脱氮单元中产生的氨水，是有选择的通入反应器Ⅱ中，是否通入、通入的速度和浓度与物料的种类、物料的浓度、物料的流动性、第一阶段超临界反应温度及第二阶段超临界反应温度等多种因素有关。

附图说明

图1为本发明基于超临界水氧化反应含氮有机物分级处理系统的结构示意图；

其中，1为物料储罐，2为热水解罐，3为预热器，4为加热器，5为反应器Ⅰ，6为反应器Ⅱ，7为氧气罐，8为药剂罐Ⅰ，9为药剂罐Ⅱ，10为降压器，11为物理脱氮单元，12为生物脱氮单元。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，本发明的一种基于超临界水氧化反应含氮有机物分级处理系统，包括热水解单元、超临界水氧化单元、物理脱氮单元和生物脱氮单元，热水解单元包括物料储罐1和热水解罐2，超临界水氧化单元包括预热器3、加热器4、反应器Ⅰ5、反应器Ⅱ6、氧气罐7、药剂罐Ⅰ8、药剂罐Ⅱ9和降压器10。

物料储罐1的出口与热水解罐2的入口相连，二者之间设有增压泵。热水解罐2的出口与预热器3的管侧入口相连，预热器3的管侧出口与加热器4的入口连接，加热器4的出口与反应器Ⅰ5的入口相连，反应器Ⅰ5的出口与反应器Ⅱ6的入口相连，反应器Ⅱ6的出口与预热器3的壳侧入口连接，预热器3的壳侧出口与降压器10的入口相连，降压器10的出口与物理脱氮单元11连接，物理脱氮单元11有两个出口，一个出口与生物脱氮单元12入口连接，另一个出口与反应器Ⅱ6连接。

氧气罐7有两个出口，一个与反应器Ⅰ5入口连接，一个与反应器Ⅱ6入口连接。

热水解罐2上具有加热装置，加热方式采用电加热、导热油加热、蒸汽加热或者采用经过超临界水氧化反应后的热流体加热。

预热器3为管壳式换热器，冷流体流经管侧，热流体流经壳侧。

加热器4采用电加热器，电加热器为电磁感应加热器或天然气炉加热器。启动过程中，反应器内尚未发生超临界水氧化反应，此时无热流体对冷态物料进行加热，通过加热器4对冷态物料进行预热。在正常运行时，加热器4选择性启动。

反应器Ⅰ5和反应器Ⅱ6为管式反应器，反应器Ⅱ6上开有若干个中间入口，分别与药剂罐Ⅰ8出口、药剂罐Ⅱ9出口及物理脱氮单元11的其中一个出口连接。

反应器Ⅱ6上带有伴热装置，伴热温度最高为600-800℃。利用伴热装置将电能转化为热能，通过热交换，补充反应器Ⅱ6损失的热量，使反应器Ⅱ6内的温度维持在一个合适的范围内。

降压器10采用毛细管降压或背压阀降压，利用现有的降压技术对反应后的流体进行降压。

药剂罐Ⅰ8和药剂罐Ⅱ9与反应器Ⅱ6之间均设有增压泵。药剂Ⅰ为硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠和亚硝酸钾中的一种或多种；药剂Ⅱ为甲醇、乙醇、异丙醇等有机物中的一种或多种。

所述的物理脱氮单元11采用蒸氨工艺或吹脱工艺或二者结合的工艺。物理脱氮单元11将超临界水氧化反应后出水中的氨富集形成氨水，氨水的去处有两个，包括直接对外售卖和通入反应器Ⅱ6，反应器Ⅱ6与物理脱氮单元11之间设有增压泵。

所述的生物脱氮单元12采用厌氧好氧工艺(AO工艺)。厌氧工艺能去除物料中大量的有机物和悬浮物，使与之组合的好氧工艺有机负荷减小，好氧污泥产量也相应降低，整个工艺的反应容积小得多；厌氧工艺作为前处理工艺能起到均衡作用，减少后续好氧工艺负荷的波动，使好氧工艺的需氧量大为减少且较为稳定，既节约能源又方便工业上的实际操作；厌氧工艺作为前处理工艺能明显改善废水的可生化性，使废水更顺利地经历好氧生物处理过程；在组合工艺中，好氧处理过程对厌氧代谢物的降解也有效地推动了有机物厌氧处理过程的进行。与单一工艺相比，组合工艺对废水的处理效率更高。

本发明系统的处理对象为含氮有机物，其载体包括但不限于有机废水、有机废物或污泥。

基于上述系统进行含氮有机物分级去除的方法，包括以下步骤：

1)带有含氮有机物成分的物料存储于物料储罐1中，经增压后进入热水解罐2中发生热水解反应，热水解温度为100-250℃。对于物料为污泥的情况来讲，污泥中的细胞破裂，粘度降低，固相中的含氮有机物转移到液相中；对于物料为废水的情况来讲，热水解罐2的主要作用是缓冲、均质；

2)将步骤1)处理后的物料打入预热器3，之后进入加热器4，经过加热器4加热后的物料进入反应器Ⅰ5；

3)氧气罐7提供的氧气在反应器Ⅰ5中与经步骤2)处理的物料混合，在超临界条件下发生第一阶段超临界水氧化反应，反应温度为450℃-600℃，将有机物中的氮转化为氨态氮和硝态氮，同时生成CO₂、H₂O等物质，反应后的流体进入反应器Ⅱ6；

4)经步骤3)处理的物料在反应器Ⅱ6中与来自氧气罐7的氧气进行混合，在超临界条件下发生第二阶段超临界水氧化反应，反应温度为600℃-800℃，将大部分氨态氮转化为氮气，反应后的高温流体进入预热器3，与后续进入的冷物料进行热交换，高温流体被冷却到100℃以下，然后进入降压器10降压；

5)降压后的反应出水进入物理脱氮单元11，进一步将氨态氮进行脱除，出水中的氨富集形成氨水；

6)经步骤5)处理的流体中进入生物脱氮单元12，将流体中剩余的氨态氮、硝态氮转化为氮气，出水中的总氮、氨氮指标达标后排放。

氧气罐7中的氧气、药剂罐Ⅰ8中的药剂、药剂罐Ⅱ9中的药剂和物理脱氮单元11中产生的氨水，是有选择的通入反应器Ⅱ6中，是否通入、通入的速度和浓度与物料的种类、物料的浓度、物料的流动性、第一阶段超临界反应温度及第二阶段超临界反应温度等多种因素有关。

系统刚启动过程中，反应器Ⅰ5和反应器Ⅱ6内尚未发生超临界水氧化反应，此时预热器3中无热流体与冷态物料进行换热，此时只能通过加热器4对冷态物料进行加热，经过加热器4进一步加热后的物料进入反应器Ⅰ。之后预热器3中就会有来自反应器Ⅱ6的热流体与冷态物料进行换热，可以对物料进行预热。

本方法实现了含氮有机物的化学方法、物理方法及生物方法的三级处理，采用常规的水处理技术对超临界水氧化技术进行辅助，适当降低了超临界水氧化系统的运行参数，在提高处理效果的同时有效降低了成本。

为了更清楚的说明本发明实施方式提供的含氮有机物分级处理系统的工作过程，以下给出较佳实施例来对该系统的具体工作过程进行说明。

实施例1

物料在物料储罐1中储存并泵送入热水解罐2中发生热水解反应，随后进入预热器3进行二级预热，再进入加热器4。经过充分升温、升压的物料进入反应器Ⅰ5，与氧气混合，发生第一阶段超临界水氧化反应，物料中的有机态氮被转化为无机态的氮(包括氨态氮和硝态氮)，然后进入反应器Ⅱ6，此时反应器Ⅱ6上的伴热装置处于停机状态，氧气罐7、药剂罐Ⅰ8、药剂罐Ⅱ9及物理脱氮单元11均不向反应器Ⅱ6中注入物质。反应后的热流体从反应器Ⅱ6中出来后进入预热器3，将热量传递给后续进入的冷态物料，热流体降温至100℃以下，进入降压器10进行降压。随后进入物理脱氨单元11，脱除物料中的大部分氨态氮，然后进入生物脱氮单元12，进行深度脱氮，最终达标排放。

实施例2：

与实施例1不同之处在于，反应器Ⅱ6的伴热装置启动，将反应器Ⅱ6内的流体温度加热到600℃-800℃，其余步骤与实施例1步骤相同。

实施例3：

与实施例1不同之处在于，反应器Ⅱ6的伴热装置启动，将反应器Ⅱ6内的流体温度加热到600℃-800℃，同时氧气罐7向反应器Ⅱ6中注入氧气，其余步骤与实施例1步骤相同。

实施例4：

与实施例1不同之处在于，氧气罐7向反应器Ⅱ6中注入氧气，药剂罐Ⅱ9向反应器Ⅱ6中注入药剂，其余步骤与实施例1步骤相同。

实施例5：

与实施例1不同之处在于，药剂罐Ⅰ8向反应器Ⅱ6注入药剂，其余步骤与实施例1步骤相同。

实施例6：

与实施例1不同之处在于，反应器Ⅱ6的伴热装置启动，将反应器Ⅱ6内的流体温度加热到600℃-800℃，物理脱氮单元11向反应器Ⅱ6中注入氨水，其余步骤与实施例1步骤相同。

实施例7：

与实施例1不同之处在于，反应器Ⅱ6的伴热装置启动，将反应器Ⅱ6内的流体温度加热到600℃-800℃，同时氧气罐7向反应器Ⅱ6中注入氧气，物理脱氮单元11向反应器Ⅱ6中注入氨水，其余步骤与实施例1步骤相同。

实施例8：

与实施例1不同之处在于，氧气罐7向反应器Ⅱ6中注入氧气，药剂罐Ⅱ9向反应器Ⅱ6中注入药剂，物理脱氮单元11向反应器Ⅱ6中注入氨水，其余步骤与实施例1步骤相同。

实施例9：

与实施例1不同之处在于，药剂罐Ⅰ8向反应器Ⅱ6注入药剂，物理脱氮单元11向反应器Ⅱ6中注入氨水，其余步骤与实施例1步骤相同。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于超临界水氧化反应含氮有机物分级处理系统，其特征在于，包括热水解单元、超临界水氧化单元、物理脱氮单元(11)和生物脱氮单元(12)；

热水解单元包括物料储罐(1)和热水解罐(2)；超临界水氧化单元包括预热器(3)、加热器(4)、反应器Ⅰ(5)、反应器Ⅱ(6)、氧气罐(7)和降压器(10)；

物料储罐(1)的出口与热水解罐(2)的入口相连，热水解罐(2)的出口与预热器(3)的管侧入口相连，预热器(3)的管侧出口与加热器(4)的入口相连，加热器(4)的出口与反应器Ⅰ(5)的入口相连，反应器Ⅰ(5)的出口与反应器Ⅱ(6)的入口相连，反应器Ⅱ(6)的出口与预热器(3)的壳侧入口相连，预热器(3)的壳侧出口与降压器(10)的入口相连，降压器(10)的出口与物理脱氮单元(11)的入口相连，物理脱氮单元(11)的出口与生物脱氮单元(12)入口相连；

氧气罐(7)有两个出口，一个与反应器Ⅰ(5)入口连接，另一个与反应器Ⅱ(6)入口连接，反应器Ⅱ(6)上设有多个中间入口。

2.根据权利要求1所述的含氮有机物分级处理系统，其特征在于，物理脱氮单元(11)有两个出口，一个出口与生物脱氮单元(12)入口相连，另一个出口与反应器Ⅱ(6)的一个中间入口相连。

3.根据权利要求1所述的含氮有机物分级处理系统，其特征在于，超临界水氧化单元还包括药剂罐Ⅰ(8)和药剂罐Ⅱ(9)，药剂罐Ⅰ(8)的出口和药剂罐Ⅱ(9)出口分别与反应器Ⅱ(6)的其中两个中间入口连接。

4.根据权利要求3所述的含氮有机物分级处理系统，其特征在于，药剂罐Ⅰ(8)中的药剂为硝酸钠、硝酸钾、亚硝酸钠和亚硝酸钾中的一种或多种；药剂罐Ⅱ(9)中的药剂为甲醇、乙醇和异丙醇中的一种或多种；

氧气罐(7)与反应器Ⅰ(5)入口和反应器Ⅱ(6)入口连接的管路上设有流量计和流量调节阀，药剂罐Ⅰ(8)、药剂罐Ⅱ(9)及物理脱氨单元(11)与反应器Ⅱ(6)的中间入口连接的管路上设有流量计和流量调节阀。

5.根据权利要求3所述的含氮有机物分级处理系统，其特征在于，物料储罐(1)与热水解罐(2)之间设有增压泵，物理脱氨单元(11)、药剂罐Ⅰ(8)及药剂罐Ⅱ(9)与反应器Ⅱ(6)之间均设有增压泵。

6.根据权利要求1所述的含氮有机物分级处理系统，其特征在于，热水解罐(2)上设有加热装置；反应器Ⅱ(6)上设有伴热装置，伴热温度最高为600-800℃；

预热器(3)为管壳式换热器，冷流体流经管侧，热流体流经壳侧；加热器(4)采用电加热器、电磁感应加热器或天然气炉加热器；

反应器Ⅰ(5)和反应器Ⅱ(6)均为管式反应器；反应器Ⅱ(6)上开有若干入口，分别与反应器Ⅰ(5)出口、氧气罐(7)出口、药剂罐Ⅰ(8)出口、药剂罐Ⅱ(9)出口及物理脱氮单元出口(11)连接；

降压器(10)采用毛细管降压或背压阀降压。

7.根据权利要求1所述的含氮有机物分级处理系统，其特征在于，物理脱氮单元(11)采用蒸氨工艺和/或吹脱工艺；生物脱氮单元(12)采用厌氧好氧工艺。

8.基于权利要求1-7中任意一项所述的系统进行含氮有机物分级去除的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)带有含氮有机物成分的物料从物料储罐(1)中进入热水解罐(2)中发生热水解反应；

2)步骤1)处理后的物料依次进入预热器(3)和加热器(4)，经过加热器(4)加热后的物料进入反应器Ⅰ(5)；

3)氧气罐(7)提供的氧气在反应器Ⅰ(5)中与经步骤2)处理的物料混合，在超临界条件下发生第一阶段超临界水氧化反应，将有机物中的氮转化为氨态氮和硝态氮，同时生成CO₂、H₂O等物质，反应后的流体进入反应器Ⅱ(6)；

4)经步骤3)处理的流体在反应器Ⅱ(6)中与来自氧气罐(7)的氧气进行混合，在超临界条件下发生第二阶段超临界水氧化反应，将大部分氨态氮转化为氮气，反应后的高温流体进入预热器(3)，与后续进入的冷态物料进行热交换，高温流体被冷却到100℃以下，然后进入降压器(10)降压；

5)降压后的反应出水进入物理脱氮单元(11)，进一步将氨态氮进行脱除，出水中的氨富集形成氨水；

6)经步骤5)处理的流体中进入生物脱氮单元(12)，将流体中剩余的氨态氮、硝态氮转化为氮气，出水中的总氮、氨氮指标达标后排放。

9.根据权利要求8所述的以超临界水氧化技术为核心的含氮有机物分级去除方法，其特征在于，步骤1)中，热水解反应的温度为100-250℃；步骤3)中，第一阶段超临界水氧化反应的温度为450℃-600℃；步骤4)中，第二阶段超临界水氧化反应的温度为600℃-800℃。

10.根据权利要求8所述的以超临界水氧化技术为核心的含氮有机物分级去除方法，其特征在于，步骤5)中，氧气罐(7)中的氧气、药剂罐Ⅰ(8)中的药剂、药剂罐Ⅱ(9)中的药剂以及物理脱氮单元(11)中产生的氨水能够选择性的通入反应器Ⅱ(6)中。