[发明专利]一种基于超临界水氧化技术的在线清洗系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于超临界水氧化技术的在线清洗系统及方法，包括物料预处理单元、氧气单元、清洗水单元、醇类单元、超临界水氧化反应及后续单元。通过采用与待处理物料浓度相同的辅助醇类溶液以及大流量的亚临界水对处理高浓高盐有机废水、工业污泥或城市污泥等的超临界水氧化系统进行定期在线清洗，清洗过程主要分为正常流量的醇类溶液清洗、中流量的醇类溶液清洗，大流量的醇类溶液清洗以及大流量的亚临界水清洗，通过并联或串联使用不同功率的电加热器，维持系统的正常稳定运行，同时将系统中换热器、反应器以及输运管道中的无机盐及不溶性固体颗粒溶解并带走，避免了由于无机盐或不溶性固体不断积累而最终导致的系统堵塞、停机问题。

【技术领域】

本发明属于化工及环保技术领域，涉及一种基于超临界水氧化技术的在线清洗系统及方法。

【背景技术】

随着工业的持续发展，工业过程中所产生的有机废水及工业污泥逐年增加，尤其是来自农药、制药、纺织印染和煤化工等行业，其产生的废水中有机物成分复杂、浓度高、无机盐含量高、毒性强和可生化性差，常规的处理方法难以降解。若处理不达标的废水或污泥直接排放，其中的有害物质将造成土地和水体环境的严重污染，危害人类健康。

目前，高浓高盐有机废水及污泥的处理方法主要有生化法和焚烧法。但绝大多数高浓高盐有机废水和污泥的生化性极差，常规的生化法难以保证出水达标排放；而焚烧法作为工业污泥处理的主要方法，虽能一定程度上降解有机污染物，但二次污染及经济性差是该技术存在的主要缺陷，一方面，高温焚烧将不可避免的产生NOx、SOx及二噁英等二次污染物，严重污染大气，产生的飞灰和残渣中含有重金属物质，属于危险废弃物，需二次处理，另一方面，焚烧法无法自持燃烧，辅助燃料的添加及后续产物的二次处理会带来高运行费用，另外，由于工业废水或污泥普遍高浓高盐，焚烧过程将加剧设备的高温腐蚀，对设备材料要求高且投资巨大。

超临界水氧化技术由美国麻省理工学院的Modell教授提出，能迅速、彻底地将有机污染物降解，有机物中的C、H和N等元素能够转化成无害化的CO₂、H₂O和N₂等小分子化合物，杂环原子Cl、S和P转化成相应的酸或盐，重金属矿化沉积稳定在固相残渣中，无二次污染产生，彻底实现了气、液、固三相产物的无害化。与常规技术相比，超临界水氧化技术具有以下技术优势：

(1)能将难降解的有机物在极短反应时间(＜2min)内快速彻底氧化成小分子化合物，剧毒物质二噁英和多氯联苯等常规技术难以降解的物质去除率也高达99.99％；

(2)与焚烧法相比，能够彻底将难降解物质转化成无害化的CO₂、N₂、H₂O等小分子化合物，不会产生NO_x、SO_x、二噁英等二次污染，反应系统封闭，处理过程无异味，无需后续气体处理装置；

(3)有机物质量浓度达3％时，反应即可依靠自身放热达超临界状态，无需额外添加辅助燃料，富余热量可进一步回收利用，大幅降低系统运行费用。

但利用超临界水氧化技术处理高盐有机废水及污泥时，还存在一些问题：由于超临界水具有较低的介电常数，相当于非极性溶剂，导致无机盐在超临界水中的溶解度极低，系统正常运行一段时间后，无机盐极易析出和结晶，并不断沉积和附着在换热器、加热器、反应器表面上，导致换热器和反应器等小直径的管式设备以及运输管道中的无机盐会不断积累，增加系统压降，恶化传热。若系统长时间不进行清洗，最终将导致换热器、加热器和反应器堵塞，导致超临界水氧化的整套系统被迫停机，然后才能进行各设备的清洗、装配、压力测试以及重新启动。此外，由于换热器和反应器都是高温高压焊接设备，设备堵塞后难以拆卸修复并重新使用，这无疑影响了超临界水氧化装置运行的可靠性和经济性，同时降低了物料的处理效率。

【发明内容】