[发明专利]一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置

说明书

本发明公开了一种基于生化‑超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，包括物料输送系统、厌氧系统、第一缺氧系统、第一好氧系统、第二缺氧系统、第二好氧系统、沉淀池、硝化液回流系统、液氧供给系统、有机废水预处理系统、超临界水氧化反应系统及冷却降压系统、换热系统、软化水输送系统、分离系统、以及能量回收系统。本发明采用先生化后超临界水氧化的处理创新理念，结构设计合理，能够有效降解高毒性、难降解的含氮有机废水，实现气态氮、含氮液态化合物以及盐的分离、以及气态氮的无污染排放以及含氮液态化合物的回收再利用。

技术领域

本发明属于环境保护与有机废水无害化处理装置技术领域，是一种有机结合生化方法与超临界水氧化方法的脱氮装置，具体涉及一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置。

背景技术

超临界水氧化(Supercritical water oxidation，简称SCWO)技术由于具有反应速率快、反应彻底(＞99.99％)、反应自热、无二次污染等优势被应用于去除稳定且具有毒性的含氮有机物中，氨氮作为含氮有机物的重要含氮中间产物，高温下具有很好的稳定性，即使温度上升到550℃，氨氮去除率也才达到42.82％，因此如何利用超临界水氧化技术对含氮有机物进行高效、节能脱氮成为一个学者面临的难题。

但是，在现有的许多超临界水氧化专利中，很少提及含氮有机物的超临界水氧化的脱氮装置，更加没有既考虑有机物脱氮问题，同时也没有考虑有机物生化性差的问题。

基于超临界水氧化具有反应器的腐蚀、盐沉积、热量传递等问题，公开号为CN112408575A的专利申请“一种高浓度含氮有机废水超临界水氧化的脱氮装置”中虽然考虑到盐沉积问题，在反应器中设置搅拌器、放置催化剂的双层隔板以及排放硝酸盐的储盐罐，但是其并未充分考虑硝酸盐等对反应器管道的堵塞问题，虽然也考虑到了热量传递问题，但是未对超临界水氧化释放的热能进行充分利用，虽然考虑到了通过分级氧化来实现提高氨氮去除率从而提高总氮去除率，但是并未考虑到氧化剂的分级注入。另外虽然考虑到了利用超临界水氧化技术来有效脱氮，但是忽略了超临界水氧化技术的苛刻条件(高温高压)间接提高有机物脱氮的成本。虽然考虑到了可以通过升高温度、注入辅助燃料(如甲醇、乙二醇、异丙醇等)来提高氨氮去除率以至于实现含氮化合物的降解去除，但是忽略反应器的承受温度以及温度达到一定程度时，升高温度，氨氮去除率不明显的特点，升高温度间接反映对反应器的耐高温能力以及增加制作反应器的成本。由于未考虑到含氮废水可能的低BOD₅/COD值，也即未考虑污水可能存在的可生化性差的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，采用先生化后超临界水氧化的处理创新理念，结构设计合理，能够有效降解高毒性、难降解的含氮有机废水，实现气态氮、含氮液态化合物以及盐(主要为硝酸盐与亚硝酸盐)的分离、以及气态氮的无污染排放以及含氮液态化合物的回收再利用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，包括物料输送系统、生化处理系统、硝化液回流系统、液氧供给系统、有机废水预处理系统、超临界水氧化反应系统、冷却与降压系统、软化水输送系统、能量回收系统以及分离系统；

所述生化处理系统，包括依次相连的厌氧单元、第一缺氧单元、第一好氧单元、第二缺氧单元、第二好氧单元及沉淀池；其中，物料输送系统的出口与所述厌氧单元的入口相连，厌氧单元、第一缺氧单元、第一好氧单元、第二缺氧单元及第二好氧单元的其中一路出口均与硝化液回流系统相连，第一缺氧单元、第一好氧单元、第二缺氧单元、第二好氧单元及沉淀池的一路出口均连接至污泥缓冲罐；沉淀池的另一路出口连接至能量回收系统；

所述液氧供给系统是由液氧缓冲罐、液氧储罐及高压液氧泵组成的闭合回路，高压液氧泵的出口端与超临界水氧化反应系统入口相连，超临界水氧化反应系统的出口与冷却降压系统的入口端相连；