[发明专利]针对高浓高盐有机废水超临界水氧化流化床型反应系统

说明书

本发明公开了一种针对高浓高盐有机废水超临界水氧化流化床型反应系统，高浓高盐有机废水在流化床反应器内与空气发生超临界水氧化反应，同时在反应器内添加催化剂促进反应，催化剂在超临界流体作用下形成流态化，增强了反应器内流体紊流程度，提高了有机物及氨氮的降解效率。本发明借助高温旋风分离器、回料阀及水力旋流器的组合对反应后的流体进行气固及固液分离，提高了气液固三相分离效率。通过在高温旋风分离器出口回料阀中引入亚临界水，将结晶盐溶解，避免了反应器内盐的沉积及堵塞，实现了无机盐与催化剂的分离；通过在水力旋流器出口回料阀中引入高压空气，将分离出的催化剂返回流化床中，促进了资源的循环利用，提高了系统的经济性。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种针对高浓高盐有机废水超临界水氧化流化床型反应系统。

背景技术

我国正处于高污染的重化工阶段，工业废水产量呈连年增长趋势，已成为引发饮用水源、土壤、重金属、海洋污染等突出环境问题的重要因素，严重威胁人民的生命健康与安全，影响国家的可持续发展。高浓高盐有机废水主要产生于化学药剂如杀虫剂、灭草剂等生产过程中，印染、腌制及造纸过程中，以及石油、天然气开发过程中。

目前对于高浓高盐有机废水的常规处理方法主要包括物化法如反渗透和膜过滤法，生物法如好氧、厌氧生物处理法，高级氧化法如芬顿氧化、臭氧氧化法等。传统处理方法存在处理成本高、动力消耗大、降解效率低且易产生二次污染等问题。因此，引入一种可高效、彻底、环保、经济处理利用高浓、高盐难降解有机废水的技术-超临界水氧化技术。

超临界水氧化(Supercritical water oxidation，简称SCWO)技术指在温度和压力均高于水的临界点(Tc＝374.15℃，Pc＝22.12MPa)的特殊状态下，利用超临界水的非极性、高扩散性的特殊性质，使氧化剂和有机物完全溶解于超临界水，消除相间质量传递限制，形成均相反应体系，发生自由基反应，迅速、彻底的将有机物完全降解物无害化的CO₂、N₂、H₂O及无机盐等小分子化合物。

超临界水氧化技术具有降解有机物效率高、反应迅速彻底、有机物含量达3wt.％时系统可实现自热、无二次污染等技术优势，但在处理高浓、高盐难降解有机废水时也存在一些问题：

(1)由于水在超临界状态下相当于非极性溶剂，无机盐的溶解度在超临界状态下降低，当利用超临界水氧化反应处理高浓高盐有机废水时，无机盐会不断析出结晶，并最终沉积在反应器内表面上，增加反应器压降，恶化传热，导致反应器堵塞，大大降低反应效率。

(2)高浓有机废水中多含蛋白质等含氮有机物，含氮有机物在超临界水氧化处理过程中生成的中间产物NH₃-N难以降解，多位学者研究表明，在不使用催化剂时，在管式反应器中，当温度达680℃，压力24.6MPa时，氨氮的去除率仅有10.9％。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种针对高浓高盐有机废水超临界水氧化流化床型反应系统，可有效解决废水中有机物降解效率的进一步提升，无机盐在反应器内的结晶沉积，氨氮的有效降解以及催化剂循环利用等问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

针对高浓高盐有机废水超临界水氧化流化床型反应系统，包括依次连通的物料缓冲罐、流化床反应器以及气固分离单元；物料由物料缓冲罐进入流化床反应器中，进行超临界水氧化反应，反应后的物料进入气液固分离单元，分离出的高温气相用于预热物料缓冲罐中的物料，后进行降温、降压以及气体回收利用，固相返料至流化床反应器中。

本发明进一步的改进在于：

物料缓冲罐内设置有换热盘管，换热盘管的入口与气液固分离单元的气相出口相连，出口与后续处理装置相连，用于进行降温、降压及气体回收利用；物料缓冲罐的物料出口通过物料泵与流化床反应器的物料入口相连通。