[发明专利]用于水中有机污染物亚临界氧化的方法和系统

说明书

提供了用于破坏废水流中有机污染物的效率高、效果好的方法，该方法不需要超临界氧化条件。

发明领域

本发明涉及用来有效破坏废水流中有机污染物的系统和方法。

相关技术的讨论

湿氧化是破坏废水中有机污染物的已知技术。这种方法涉及在升高的温度和压力下用氧化剂(通常为来自含氧气体的分子氧)处理废水。氧化可在亚临界或超临界条件下进行。水的临界点是374℃的温度和218个大气压的压力。已经普遍认识到，在亚临界条件下实现水性废物流中有机污染物的基本上完全破坏是有相当难度的。例如，美国专利第5,240,619号描述道：“在亚临界条件下通常不能通过湿氧化完成从废水中完全清除所有污染物。”出于此原因，相当多的注意力被投向处理工艺的开发，其涉及至少一个在超临界条件下进行的步骤。尽管就废物流中基本上所有的有机组分都转化为相对无害的物质如二氧化碳而言，这样的方法可能有效果，但能够经受住超临界温度和压力的系统需要相对昂贵的设备，其需要耐高温高压的制造材料。不仅如此，这种系统的运行成本也很高，因为将废水流从环境条件变成超临界状态需要大量能量，而超临界状态是确保完全破坏有机污染物所必需的。

因此，开发出能在完全亚临界条件下以高效、节能方式处理含有机污染物的废水的方法和系统将具有重大意义。

发明概述

完全或近似完全破坏废水流中不可生物降解有机化合物的目标通常仅能利用SCWO(超临界水氧化)方法实现，而现在已经发现，该目标可利用过氧化物氧化剂(如过氧化氢)、热与机械能一体化的组合以及亚临界条件来经济地实现，亚临界条件允许使用比SCWO方法所要求的更便宜的制造材料。

本发明的各种非限制性、例释性方面可概述如下。

方面1：一种处理包含水、至少一种有机污染物和任选的至少一种氧化剂的废物流的方法，其中所述方法包括：

a)使具有初始温度和初始压力的废物流通过压力交换器和热交换器，获得受热加压流，该受热加压流具有高于初始温度的温度和高于初始压力的压力；

b)将该受热加压流加入反应釜，在该受热加压流尚未包含氧化剂的情况下同时加入至少一种氧化剂，并且氧化所述至少一种有机污染物；

c)从反应釜取出第一受处理流，其中该受处理流比所述废物流具有更低的至少一种有机污染物浓度；以及

d)使具有氧化后温度和氧化后压力的第一受处理流通过所述热交换器和压力交换器，得到第二受处理流，该第二受处理流因废物流与第一受处理流之间的热交换而具有低于第一受处理流的氧化后温度的温度，并且因废物流与第一受处理流之间的压力交换而具有低于第一受处理流的氧化后压力的压力；

其中所述方法完全在亚临界条件下进行，所述热交换器回收至少80％的热输入，并且压力交换器回收至少95％的机械能。

方面2：方面1所述的方法，其中所述废物流包含至少一种氧化剂。

方面3：方面2所述的方法，其中所述至少一种氧化剂包括至少一种过氧化物。

方面4：方面2所述的方法，其中所述至少一种氧化剂包括过氧化氢。

方面5：方面1-4中任意一项所述的方法，其中将至少一种氧化剂加入反应釜，所述至少一种氧化剂包括分子氧或至少一种过氧化物中的至少一者。

方面6：方面1-5中任意一项所述的方法，其中反应釜中存在至少一种能够催化所述至少一种有机污染物的氧化的催化剂，并且该催化剂与所述受热加压流接触。

方面7：方面1-6中任意一项所述的方法，其中热交换器回收至多95％的热输入。

方面8：方面1-7中任意一项所述的方法，其中压力交换器回收至多98％的机械输入。