[发明专利]废有机物的超临界水处理与资源化利用系统

说明书

技术领域

本发明属于环境保护领域，涉及利用超临界水作为反应介质对高浓度难生化降解的有机废水/城市污泥等废有机物液体进行无害化处理和资源化利用，特别涉及一种废有机物的超临界水处理与资源化利用系统。 

背景技术

超临界水(Supercritical Water，简称SCW)是指温度和压力均高于其临界点(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊状态的水。超临界水兼具液态和气态水的性质，该状态下只有少量的氢键存在，介电常数近似于有机溶剂，具有高的扩散系数和低的粘度。在足够高的压力下，有机物、氧气能按任意比例与SCW互溶，从而使非均相反应变为均相反应，大大减小了传质、传热的阻力；并且无机物特别是盐类在SCW中的溶解度极低，容易将其分离出来。 

有机物超临界水处理技术包括超临界水氧化技术(简称SCWO)、超临界水部分氧化技术(简称SCWPO)和超临界水气化技术(简称SCWG)，SCWO是利用水在超临界状态下所具有的特殊性质，使有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生氧化反应来彻底分解有机物，SCWO是以有机物无害化处理为终极目标。SCWPO是利用超临界水的独特物理化学性质，在提供部分氧化剂的前提下，使有机物分解生成以氢气为主的可燃性气体。SCWG利用超临界水独特的物理化学性质，在不加氧化剂的条件下，有机物在超临界水中发生水解、热解等反应，生成以氢气为主的可燃性体。SCWPO和SCWG是以有机物转化产生氢气为终极目标。总之，超临界水处理技术是利用超临界水对有机物和氧化剂都是良好溶剂的特殊性质，在提供不同数量氧化剂的前提下有机物在超临界 水环境中进行均相反应，迅速、完全、彻底地将有机物结构深度破坏，转化成无害的CO₂、H₂(SCWPO和SCWG)和H₂O等无害的小分子化合物。 

虽然超临界水处理技术已经取得了很大进步，但是仍有若干需要解决的问题，表现在： 

1)超临界水处理技术中所包含的三项技术(SCWO、SCWPO和SCWG)处理的终极目的不尽相同，却具有相似的超临界水反应环境；目前还没有综合具有上述三项技术的超临界水处理系统，致使超临界水处理系统的功能单一，适应性差。 

2)现有超临界水处理系统对物料的含盐量控制较为严格，严重影响了超临界水处理对象的广泛性。物料中含有的盐和反应产生的盐在超临界水中的溶解度极低，现有超临界水处理系统并没有进行彻底的脱盐处理，盐沉积容易引起的管路和反应器堵塞问题，同时也使处理后水的含盐量高，难以回收利用。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能的废有机物的超临界水处理与资源化利用系统，能够将临界水处理技术中所包含SCWO、SCWPO和SCWG三项技术综合在一个处理系统中，并且能够减少反应器和管路的盐沉积和堵塞现象，提高系统的处理能力和扩大系统处理的对象范围。 

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。 

一种废有机物的超临界水处理与资源化利用系统，其特征在于，包括： 

反应单元，包含垂直布置的混合器、内置蒸发壁的逆流罐式的反应器、脱盐除渣装置、贮盐池，所述混合器的物料出口端连通反应器的物料入口端，反应器的底部的排盐出口端与脱盐除渣装置的入口端连通，脱盐除渣装置的底部出口端与贮盐池的入口端之间连通； 

供氧单元，包含液氧贮槽、液氧泵、液氧汽化器、用于预热氧气的第一换热器，并依次串联组成供氧通路，向混合器氧气入口端提供氧气； 

供料单元，包含储料箱、第一高压计量泵、第一电加热器，并依次串联组成物料通路，向混合器物料入口端提供物料； 

气体收集单元，包含高压汽液分离器，依次连通高压汽液分离器的顶部出口端的第一背压阀和氢气瓶，第一低压汽液分离器，设置在高压汽液分离器底部出口端与第一低压汽液分离器入口端之间的第二背压阀，第二低压汽液分离器，分别连通第一、第二低压汽液分离器的顶部出口端的二氧化碳干燥器，依次连通二氧化碳干燥器的二氧化碳增压泵和二氧化碳气瓶； 

第一蒸发壁水供应单元，包含依次连通第一低压汽液分离器的底部出口端的第一集液箱、第二高压计量泵、第一集液箱提供的蒸发壁水预热用第三换热器、第二电加热器，第二电加热器的出口端分为三路，一路与混合器的蒸发壁水入口端连通，另一路与反应器顶部的蒸发壁水入口端连通，第三路与反应器中部的蒸发壁水入口端连通；