[发明专利]高含盐腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及废水无害化处理技术，特别涉及一种利用超临界水氧化法对高含盐（无机盐含量5～10wt%）高腐蚀性（氯离子浓度1000～5000mg/L）有机废水进行处理的系统。

背景技术

超临界水（T>374.15℃，P>22.12MPa）是一种特殊状态的水，它只有少量氢键存在，具有高扩散系数和低黏度特性，介电常数近似于极性有机溶剂，氧气、有机物与超临界水互溶，无机盐在超临界水中溶解度极低，容易被分离出来。超临界水氧化技术（简称SCWO）是利用超临界水的特殊性质，在提供充足氧化剂的前提下，有机物在富氧环境中进行均相反应，将有机物转化成H₂O、CO₂等无害化小分子物质和无机盐。SCWO具有处理效率高、处理彻底、无二次污染等特点，是一种更为实用的高浓度难生化降解有机废水处理技术。美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”中指出，21世纪最有前途的废有机物处理技术之一是超临界水氧化技术。

高含盐高腐蚀性有机废水的超临界水氧化过程面临解决反应器的腐蚀和盐沉积引起的堵塞问题。这类废水（如农药废水、垃圾渗滤液等）通常含有大量的无机盐，质量含量可高达5wt%～10wt%，氯离子浓度可高达1000mg/L～5000mg/L。无机盐在超临界水中的溶解度极低，通常小于100mg/L。例如，在400℃、25MPa的超临界水中Na₂SO₄、CaCl₂、NaCl和KCl的溶解度均不超过1g/L。高含盐有机废水在超临界水氧化过程中会析出无机盐，析出的黏性无机盐将在反应器内表面团聚、沉积，逐渐导致反应器或出口管路堵塞，特别是在低流速条件下析出较大颗粒的黏性无机盐时更容易造成反应器或出口管路堵塞。进而引起整套装置停机、冲洗和再启动，这将显著降低SCWO装置运行的可靠性，增加其运行成本。鉴于有机废水SCWO过程中复杂的进料特性和苛刻的反应条件，传统的除盐方法（电渗析、离子交换、反渗透、电吸附等）难以高效经济地应用在高含盐有机废水SCWO系统中，高含盐有机废水SCWO系统的可靠运行需要更为简单、高效、方便的除盐设备或避免盐沉积的方法。因此，避免高含盐有机废水超临界氧化过程中引起的堵塞问题，是高含盐高腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统开发的关键问题之一。

高含盐高腐蚀性有机废水中通常含有的无机盐特别是氯离子等物质的腐蚀性较强，普通的耐腐蚀奥氏体不锈钢无法满足使用要求。在超临界水反应条件下，高温高压的反应条件及高浓度溶解氧的反应环境产生的活性自由基等腐蚀性物质都会加剧反应器腐蚀，降低反应器的使用寿命，影响装置运行安全。因此，有效降低反应器腐蚀速率成为高含盐高腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统开发需要克服的另一技术难题。此外，采用高压压缩机作为高含盐高腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统中氧化剂供应的动力设备，投资和运行费用高，氧气供应量调节范围有限，针对小流量的超临界水氧化处理系统时，引所需的气体氧化剂压力高，流量小，难以选择合适的高压压缩机。

目前，还没有一种超临界水氧化处理系统被证明是非常理想地解决了高含盐高腐蚀性有机废水超临界水氧化处理过程中反应器腐蚀和盐沉积引起的堵塞问题，且氧化剂供应方式仍有待完善。因此，针对高含盐高腐蚀性有机废水超临界水氧化处理系统的开发还在发展之中。

发明内容

本发明的目的是采用特殊的气体氧化剂连续供应方式，提供一种高效、低成本的超临界水氧化处理系统，以解决高含盐高腐蚀性有机废水处理中所面临的腐蚀和盐沉积问题。

为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：