[发明专利]一种利用超临界水氧化法处理蓝藻的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种处理蓝藻的方法，更具体的说是以超临界水氧化法来处理蓝藻，将其转化为水和二氧化碳等无污染的物质。

背景技术

蓝藻是一种低等的浮游植物，适应性较强，在85℃的温泉中，在高山的冰雪中，在海洋及淡水中均有生存。蓝藻会消耗水中的溶解氧，当蓝藻大量繁殖时，水中的溶解氧浓度会迅速降低，造成鱼、虾、螺蛳等水生物的死亡，使水体遭受污染。蓝藻含有大量重金属元素和蓝藻毒素，死亡后腐烂变质极快，在被细菌分解的过程中也会产生毒素。蓝藻毒素对人类健康有很大危害性，人类接触含有蓝藻毒素的水体可引起眼睛和皮肤过敏；少量饮用可引起急性肠胃炎；长期饮用则可能引发肝癌等。由于工业活动以及生活用水造成的污染和水体富营养化，再加上一段时间内降雨较少、气温偏高等原因，常导致蓝藻大范围暴发，由此造成水源地水质恶化，自来水水质超标，对人类生活造成较大影响。

在处理蓝藻的方式上，目前常用的方法有机械打捞法、生物治理法、化学法等。机械打捞法是最原始和传统的办法，即用人力将蓝藻连水带藻一起捞出。虽然打捞彻底，但是对于大面积蓝藻治理难以奏效。而且大量打捞出的蓝藻目前多采用焚烧和填埋的方式进行处理，蓝藻含水量大，难于干燥，强制干燥后又成饼状，增加粉碎成本。生物治理法是利用吸附藻类的植物和其他生物控制水体中的营养物质，抑制藻类过量繁殖，从而建立生态平衡系统。但这种方法治理速度慢，效果不明显。化学方法成本过高，且会对水体造成二次污染，得不偿失。

超临界水氧化技术（Supercritical Water Oxidation，SCWO）是一种新兴的有机废物和废水处理技术。SCWO是指有机物在超临界水环境中与氧化剂发生剧烈氧化反应的过程。由于超临界水是气液两相界面消失的各相均一的单相体系，因此整个过程可与有机物、氧气、空气等以任意比例互溶，使本来发生的多相反应转化为单相反应，反应不再因相间转移而受到限制，从而加快了反应速度，反应时间一般只需几秒至几分钟；SCWO可将难降解的有机碳氢化合物彻底转化为CO₂和H₂O，将氮转化为N₂或N₂O等无害物质，将水体中的磷、氯、硫等元素氧化，以无机盐的形式从超临界水中沉积下来，实现有机有毒污染物的无害化，COD或有机总碳的去除率可达99%以上。目前现有技术还没有将超临界水氧化技术用于蓝藻处理中。

现有的废水的处理系统如图1所示，包括高压柱塞泵1、输送管道14、反应器4和第一气液分离器7，高压柱塞泵1、反应器4和第一气液分离器7通过输送管道14依次连接，高压贮罐通过输送管道连接于高压柱塞泵1和反应器4之间，在高压贮罐3和反应器4之间的管道14上设有阀门15，高压贮罐3还设有加热器31。反应器4采用管式反应器，因为反应器具有一定的长度，混合液在其内流动，产生一段的停留时间。在反应器4和第一气液分离器7之间连接有高压旋液分离器5和第一换热器6，高压旋液分离器的输入口51接反应器的输出口，高压旋液分离器的输出口52接第一换热器的输入口61，第一换热器的输出口62接第一气液分离器7的输入口。处理的方法包括下列步骤： （1）印染废水加入氧化剂，充分混合后，通过高压柱塞泵注入到高压贮罐中；（2）使高压贮罐内充满废水和氧化剂混合液体或废水，关闭高压柱塞泵，关闭高压贮罐与反应器之间的阀门；用加热器对高压贮罐内的液体进行静态加热；（3）当高压贮罐内的压力至22~35Mpa，温度至 380~700℃时，开启高压贮罐与反应器之间的阀门；（4）启动高压柱塞泵，高压柱塞泵将泵内废水或废水和氧化剂混合液加压至22~35Mpa，持续注入高压贮罐，调节高压柱塞泵的流量，使之缓慢上升至额定流量；（5）进入反应器的废水和氧化剂，停留一定的时间，使其中的有机物、氨氮和总磷与氧化剂进行充分的反应，废水中的有机物、氨氮及总磷有害物质被降解成二氧化碳、氮氧化物及磷酸盐；（6）对处理后的水进行冷却，排出达到国家规定的相应排放标准的水。

上述现有的废水处理系统中，设置了高压储罐和反应器，通过在高压储罐中加热和加压后，再将废水输入反应器进行氧化反应，反应器只能为管式反应器。该废水处理系统的结构复杂，成本也高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种利用超临界水氧化技术，方便和快速地处理蓝藻污染的系统与方法。