[发明专利]用于废物处置的设备及相关方法

说明书

本文描述了一种用于废物的处置的设备（1），其包括：‑超临界水氧化反应器（SCWO），‑超临界水气化反应器（SCWG），‑供给系统，其构造成用于将至少两种有机废物流（W1_IN、W2_IN、W3_IN、Wn_IN）供给到所述超临界水氧化反应器（SCWO）和所述超临界水气化反应器（SCWG），并且构造成用于在所述设备（1）内供给至少一种含水流（PW、PLS）。

技术领域

本发明涉及特征在于高能量效率的废物处置设备（waste-disposal plant）以及相应的处置方法。此外，本发明还特别参考了如下设备来开发，即：其中，除了处置之外，还设想了所处置的废物的回收，同时产生生物燃料并转化能量供外部使用。

背景技术

废物的处置到目前为止基本上是以特定于所处理的废物的类型的方式来提供的。特别地，对于对环境和人类健康而言危险的给定类型的废物，有必要设想单独的处理设备，该设备设有用于反应产物的后处理的系统，该后处理将使得能够仅向大气中释放无害的物质。

在该领域中统一的一项技术是焚烧炉，然而，由于实际上不可能达到废物的完全和最佳燃烧，因此焚烧炉受到性能限制的影响。

特别地，尽管由于这种废物处理模式的内在低效率，所有采取的措施有利于将废物暴露于燃烧空气，但废物在工业焚烧炉中的燃烧总是产生含有部分反应的物质的反应产物。因此，结果是含有许多危险物质的反应产物的流，这可能需要相当复杂的后处理系统（如显而易见的，其也由操作限制表征）。

除了上述操作限制之外，焚烧炉的特征还在于已处理的废物的质量与可回收能量之间的低比值。换句话说，与进入焚烧炉的废物的量相比，将被焚烧炉另外分散的能量流转化成能够在别处使用的另外的能量的可能性极低。

为了克服这些限制，该领域中的研究活动的主要部分已集中在替代性废物处置系统的开发上。超临界水气化（supercritical-water gasification，SCWG）和超临界水氧化（supercritical-water oxidation，SCWO）构成了用于废物的处理和处置的替代性技术的示例。这两种技术一般在各种处理设备中单独使用（即，使用超临界水气化或者超临界水氧化），但是近来已经提出了一些将这些技术结合起来的建议。

具体而言，Qian等人的论文“Treatment of sewage sludge in supercriticalwater and evaluation of the combined process of supercritical watergasification and oxidation”，Bioresource Technology，176 (2015) 218-224中说明了针对结合超临界水气化和超临界水氧化的废物处置设备的建议。

该文献聚焦于使用包括SCWO反应器和SCWG反应器的设备，其中，SCWO反应器仅用于处理离开气化反应器的液相，该液相在SCWG反应器中被SCWG反应的副产物污染。

后者被构造成用于处置含有少量的有机材料的污泥，例如来自用于净化住宅、商业或工业废水的设备的污泥。

然而，从能量的角度来看，这种设备和相应的用于处置废物的方法被证明是非常昂贵的，这是因为将所处置的废物中固有的能量转化成可在别处使用的能源的转化率极低。特别地，该过程的特征在于每单位质量的进入废物产生生物燃料的产生率极低，并且因此，其特征在于回收收率低，该回收收率理解为用于产生能量和/或高质量合成产物（生物燃料）的已处理的废物的增值（valorization）。