高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域

《高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)》涉及一種利用超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)對(duì)高含鹽（無(wú)機(jī)鹽含量為5wt％～30wt％）有機(jī)廢水進(jìn)行無(wú)害化處理的系統(tǒng)。

圖1是《高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)》系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1為儲(chǔ)料池、2為高壓柱塞泵、3為加熱爐、4為水力旋流器、5為緩沖氧化器、6為擴(kuò)容器、7為儲(chǔ)鹽池、8為高鹽廢水池、9為低壓泵、10為第一套管式換熱器、11為乙二醇溶液箱、12為低壓離心泵、13為第二套管式換熱器、14為液氧貯槽、15為低溫液氧泵、16為冷卻結(jié)晶器、17為隔膜泵、18為過(guò)濾離心機(jī)、19為第一容積式換熱器、20為第一緩沖器、21為混合器、22為管式反應(yīng)器、23為第二容積式換熱器、24為第三容積式換熱器、25為高壓汽液分離器、26為第四容積式換熱器、27為冷卻機(jī)組、28為提純塔、29為第二緩沖器、30為高壓壓縮機(jī)、31為CO₂儲(chǔ)罐、32為軟化水箱、33為低壓變頻泵、34為背壓閥、35為敞口集液箱、36低壓水泵、37為后續(xù)處理單元，V1～V5為電動(dòng)截止閥，V6～V10為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，V11為電動(dòng)減壓閥。

圖1中的圖例和儀表代碼含義見(jiàn)表1

高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)專利目的

《高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)》的目的是克服高含鹽有機(jī)廢水SCWO系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)面臨鹽沉積和高運(yùn)行成本問(wèn)題，提供一種改進(jìn)的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，可以廣泛應(yīng)用于高含鹽有機(jī)廢水的高效、低成本無(wú)害化處理。

高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)技術(shù)方案

《高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)》是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：包括預(yù)脫鹽部分、超臨界水處理脫鹽部分、混合反應(yīng)部分和分離回收部分，其中：

預(yù)脫鹽部分包括第一管式換熱器和第二管式換熱器，所述第一管式換熱器管側(cè)的入口通入高鹽廢水，第一管式換熱器管側(cè)的出口連接冷卻結(jié)晶器的入口，冷卻結(jié)晶器的頂部出口與一個(gè)儲(chǔ)存有機(jī)廢水的儲(chǔ)料池的入口相連，冷卻結(jié)晶器的底部出口與過(guò)濾離心機(jī)的入口相連，過(guò)濾離心機(jī)的頂部出口連接儲(chǔ)料池，過(guò)濾離心機(jī)的底部出口排鹽；第一管式換熱器和第二管式換熱器殼側(cè)通有乙二醇溶液，第二管式換熱器管側(cè)的入口通入液氧；

所述超臨界水處理脫鹽部分包括加熱爐，該加熱爐的入口連接儲(chǔ)料池的出口，加熱爐中間出口連接水力旋流器的入口，水力旋流器頂部出口連接加熱爐中間入口，加熱爐出口連接混合器入口，水力旋流器底部出口連接脫鹽裝置；

混合反應(yīng)部分包括第一容積式換熱器，該第一容積式換熱器管側(cè)的入口連接第二管式換熱器管側(cè)的出口，第一容積式換熱器管側(cè)的出口連接第一緩沖器的入口，第一緩沖器的出口連接混合器的入口，混合器的出口連接管式反應(yīng)器的入口，管式反應(yīng)器出口連接容積式換熱器組管側(cè)的入口；

分離回收部分包括高壓汽液分離器，該高壓汽液分離器的入口連接容積式換熱器組管側(cè)的出口，高壓汽液分離器頂部出口連接第四容積式換熱器管側(cè)的入口，第四容積式換熱器管側(cè)的出口連接提純塔的入口，提純塔頂部出口連接第二緩沖器的入口，第二緩沖器的出口與高壓壓縮機(jī)入口連接，高壓壓縮機(jī)出口連接第一緩沖器的入口；高壓汽液分離器底部出口連接第一容積式換熱器殼側(cè)的入口，第一容積式換熱器殼側(cè)的出口連接后續(xù)處理單元；容積式換熱器組殼側(cè)的入口連接軟化水裝置；容積式換熱器組殼側(cè)的出口輸出蒸汽；提純塔底部出口排出CO₂。

上述系統(tǒng)中，可以進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案為：

所述的軟化水裝置包括軟化水箱，該軟化水箱的出口通過(guò)低壓變頻泵連接容積式換熱器組殼側(cè)的入口，容積式換熱器組殼側(cè)出口輸出蒸汽。所述的容積式換熱器組可由兩個(gè)容積式換熱器串聯(lián)組成。

所述的脫鹽裝置包括緩沖氧化器，該緩沖氧化器頂部的入口連接水力旋流器底部出口，緩沖氧化器底部出口與擴(kuò)容器頂部入口連接，擴(kuò)容器底部出口與儲(chǔ)鹽池頂部入口連接，儲(chǔ)鹽池底部出口排出無(wú)機(jī)鹽。

所述高壓汽液分離器底部出口與第一容積式換熱器殼側(cè)入口之間通過(guò)背壓閥、敞口集液箱和低壓水泵連接。

所述的后續(xù)處理單元中的污泥出口端通過(guò)連接管道與儲(chǔ)料池入口連接。

所述的第一容積式換熱器管側(cè)的出口還連接緩沖氧化器頂部的入口。

所述的氧化緩沖器頂部的出口連接水力旋流器頂部的出口。

高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)改善效果

《高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)》系統(tǒng)突出的優(yōu)點(diǎn)是：

1、有兩股含鹽有機(jī)廢水作為超臨界水氧化處理進(jìn)料，其中一股含鹽量10wt％～30wt％有機(jī)廢水（簡(jiǎn)稱高鹽廢水），此類無(wú)機(jī)鹽隨溫度的降低溶解度降低，約占總水量的三分之一，另一股含鹽量為5wt％～10wt％有機(jī)廢水。利用系統(tǒng)中液氧冷能將高鹽廢水進(jìn)行冷卻結(jié)晶，降低廢水中無(wú)機(jī)鹽的質(zhì)量濃度，進(jìn)而降低兩股廢水所形成混合廢水的無(wú)機(jī)鹽濃度至5wt％～10wt％?；旌蠌U水經(jīng)過(guò)高壓計(jì)量泵加壓后輸送到加熱爐進(jìn)行預(yù)熱，該系統(tǒng)加熱爐中的換熱盤管分兩段布置（低溫段和高溫段），低溫段出口（加熱爐中間出口）流體達(dá)到超臨界水溫度，進(jìn)入水力旋流器后利用離心分離作用可以將反應(yīng)流體中顆粒度10微米以上的大量固體鹽顆粒分離出來(lái)，經(jīng)過(guò)脫鹽處理后水力旋流器頂部出口流體再進(jìn)入加熱爐的高溫段，進(jìn)而可以保證高溫段換熱盤管的換熱系數(shù)，有效防止水力旋流器后續(xù)管路及反應(yīng)器的堵塞。同時(shí)將水力旋流器底部分離出的固體無(wú)機(jī)鹽利用水力旋流器上的電機(jī)螺旋輸送到緩沖氧化器中，當(dāng)緩沖氧化器充滿固體無(wú)機(jī)鹽時(shí)，關(guān)閉緩沖氧化器頂部入口管路上的截止閥，關(guān)閉水力旋流器上部的輸送電機(jī)，緩慢開(kāi)啟緩沖氧化器下部的截止閥，啟動(dòng)緩沖氧化器上的螺旋輸送電機(jī)，將緩沖氧化器中的固體無(wú)機(jī)鹽輸送到擴(kuò)容器中，含固體無(wú)機(jī)鹽流體在擴(kuò)容器內(nèi)膨脹，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入儲(chǔ)料池，熱量回收利用，分離出的固體無(wú)機(jī)鹽進(jìn)入儲(chǔ)鹽池，間隔一段時(shí)間從儲(chǔ)鹽池中取出再進(jìn)行填埋處置。此外，利用水力旋流器分離出的高含鹽流體經(jīng)螺旋輸送進(jìn)入氧化緩沖器后，在氧化緩沖器中與先前從氧氣輸運(yùn)管路引入的氧氣進(jìn)行反應(yīng)，將其中的有機(jī)污染物無(wú)害化去除。過(guò)飽和高含鹽流體進(jìn)入氧化緩沖器后，固體無(wú)機(jī)鹽顆粒沉降到氧化緩沖器下部，氧化緩沖器上部基本不含固體無(wú)機(jī)鹽的超臨界流體進(jìn)入水力旋流器頂部出口管道。

因此，該系統(tǒng)利用液氧的冷能對(duì)高鹽廢水冷卻結(jié)晶處理，降低混合廢水的含鹽量，然后再利用超臨界水的特性通過(guò)水力旋流器進(jìn)行混合廢水的脫鹽處理，從而有效避免水力旋流器后續(xù)管路及反應(yīng)器等設(shè)備的堵塞。

2、為降低高含鹽有機(jī)廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本，系統(tǒng)利用液氧的冷能去冷卻結(jié)晶高鹽廢水，回收可能有價(jià)值的無(wú)機(jī)鹽，進(jìn)而產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)收益。為保證高的有機(jī)物去除率，系統(tǒng)采用高氧化系數(shù)（3.0～4.0），通過(guò)設(shè)置第四容積式換熱器、冷卻機(jī)組、提純塔、第二緩沖器、高壓壓縮機(jī)分離回收再利用過(guò)量的氧氣，分離出CO₂液體出售可以獲得一定的收益。通過(guò)設(shè)置軟化水箱、低壓變頻泵、第二容積式換熱器、第三容積式換熱器將反應(yīng)后的高溫流體換熱產(chǎn)生飽和蒸汽，對(duì)外輸出產(chǎn)生收益。通過(guò)降低反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度，降低有機(jī)廢水超臨界水氧化的去除率，同時(shí)輔助簡(jiǎn)單的后續(xù)處理單元，在滿足混合廢水整體處理達(dá)標(biāo)排放要求的前提下，有效降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本。這些方法的耦合使用都能夠有效降低高含鹽有機(jī)廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

超臨界水是指溫度和壓力均高于其臨界點(diǎn)（T＝374.15攝氏度，P＝22.12兆帕）的特殊狀態(tài)的水。超臨界水兼具液態(tài)和氣態(tài)水的性質(zhì)，該狀態(tài)下只有少量的氫鍵存在，介電常數(shù)近似于極性有機(jī)溶劑，具有高的擴(kuò)散系數(shù)和低的黏度。有機(jī)物、氧氣與超臨界水互溶，從而使非均相反應(yīng)變?yōu)榫喾磻?yīng)，大大減小了傳質(zhì)阻力，而無(wú)機(jī)鹽在超臨界水中的溶解度極低，很容易被分離出來(lái)。

超臨界水氧化技術(shù)（Super critical Water Oxidation，簡(jiǎn)稱SCWO）是利用超臨界水對(duì)有機(jī)物和氧化劑都是良好溶劑的特殊性質(zhì)，在提供充足氧化劑的前提下，有機(jī)物在富氧環(huán)境中進(jìn)行均相反應(yīng)，迅速、徹底地將有機(jī)物深度破壞，轉(zhuǎn)化成H₂O、CO₂等無(wú)害化小分子化合物和無(wú)機(jī)鹽。SCWO主要應(yīng)用于高毒性、高濃度、難生化降解有機(jī)廢水的高效無(wú)害化處理，無(wú)二次污染，能夠?qū)崿F(xiàn)自熱，能量回收優(yōu)化時(shí)運(yùn)行成本低，具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，在取代傳統(tǒng)焚燒法方面具有光明的發(fā)展前景。因此，SCWO的發(fā)展在國(guó)內(nèi)外受到廣泛關(guān)注，美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)六大領(lǐng)域之一“能源與環(huán)境”指出，21世紀(jì)最有前途的有機(jī)廢物處理技術(shù)之一是超臨界水氧化技術(shù)。目前，國(guó)外已有少量商業(yè)化SCWO裝置正在運(yùn)行，而國(guó)內(nèi)大多還處在實(shí)驗(yàn)研究階段，僅出現(xiàn)個(gè)別中試裝置。

高濃度難生化降解有機(jī)廢水（如農(nóng)藥廢水）通過(guò)含有大量的無(wú)機(jī)鹽，質(zhì)量含量甚至高達(dá)5wt％～30wt％，部分無(wú)機(jī)鹽具有回收利用價(jià)值。而無(wú)機(jī)鹽在超臨界水中的溶解度顯著降低，通常小于100毫克/升。例如Na₂SO₄、CaCl₂、NaCl和KCl在400攝氏度、25兆帕的超臨界水中的溶解度不超過(guò)1克/升。有機(jī)廢水超臨界水氧化過(guò)程中析出的黏性鹽在反應(yīng)器內(nèi)表面團(tuán)聚、沉積，當(dāng)鹽沉積失去控制時(shí)反應(yīng)器會(huì)被堵塞，特別是在低流速條件下析出較大顆粒的黏性鹽時(shí)更容易造成反應(yīng)器的堵塞。當(dāng)堵塞發(fā)生時(shí)，整套裝置必須停機(jī)、沖洗和再啟動(dòng)，這就降低了SCWO裝置運(yùn)行的可靠性，增加了運(yùn)行成本。此外，無(wú)機(jī)鹽特別是含氯離子無(wú)機(jī)鹽的沉積也會(huì)加快反應(yīng)器、輸運(yùn)管路等部位的腐蝕速率，導(dǎo)致?lián)Q熱器中換熱面的傳熱惡化。高溫高壓富氧的反應(yīng)環(huán)境致使SCWO裝置運(yùn)行成本較高，這些問(wèn)題極大地限制了SCWO的推廣應(yīng)用。

鑒于有機(jī)廢水SCWO過(guò)程中復(fù)雜的進(jìn)料特性和苛刻反應(yīng)條件，現(xiàn)有的除鹽方法（電滲析、反滲透、離子交換、電吸附等）難以用在高含鹽有機(jī)廢水SCWO系統(tǒng)中，高含鹽有機(jī)廢水SCWO系統(tǒng)的可靠運(yùn)行需要更為簡(jiǎn)單、高效、方便的除鹽設(shè)備和脫鹽方法。因此，針對(duì)高含鹽有機(jī)廢水SCWO系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，需要解決反應(yīng)器中鹽沉積引起的堵塞問(wèn)題，并能夠有效降低SCWO的運(yùn)行成本。

1.一種高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，該高含鹽有機(jī)廢水的無(wú)機(jī)鹽含量為5wt%～30wt%，其特征在于：包括預(yù)脫鹽部分、超臨界水處理脫鹽部分、混合反應(yīng)部分和分離回收部分，其中：預(yù)脫鹽部分包括第一管式換熱器和第二管式換熱器，所述第一管式換熱器管側(cè)的入口連接高鹽廢水，第一管式換熱器管側(cè)的出口連接冷卻結(jié)晶器的入口，冷卻結(jié)晶器的頂部出口與一個(gè)儲(chǔ)存有機(jī)廢水的儲(chǔ)料池的入口相連，冷卻結(jié)晶器的底部出口與過(guò)濾離心機(jī)的入口相連，過(guò)濾離心機(jī)的頂部出口連接儲(chǔ)料池，過(guò)濾離心機(jī)的底部出口排鹽；第一管式換熱器和第二管式換熱器殼側(cè)通有乙二醇溶液，第二管式換熱器管側(cè)的入口通入液氧；所述超臨界水處理脫鹽部分包括加熱爐，該加熱爐的入口連接儲(chǔ)料池的出口，加熱爐中間出口連接水力旋流器的入口，水力旋流器頂部出口連接加熱爐中間入口，加熱爐出口連接混合器入口，水力旋流器底部出口連接脫鹽裝置；混合反應(yīng)部分包括第一容積式換熱器，該第一容積式換熱器管側(cè)的入口連接第二管式換熱器管側(cè)的出口，第一容積式換熱器管側(cè)的出口連接第一緩沖器的入口，第一緩沖器的出口連接混合器的入口，混合器的出口連接管式反應(yīng)器的入口，管式反應(yīng)器出口連接容積式換熱器組管側(cè)的入口；分離回收部分包括高壓汽液分離器，該高壓汽液分離器的入口連接容積式換熱器組管側(cè)的出口，高壓汽液分離器頂部出口連接第四容積式換熱器管側(cè)的入口，第四容積式換熱器管側(cè)的出口連接提純塔的入口，提純塔頂部出口連接第二緩沖器的入口，第二緩沖器的出口與高壓壓縮機(jī)入口連接，高壓壓縮機(jī)出口連接第一緩沖器的入口；高壓汽液分離器底部出口連接第一容積式換熱器殼側(cè)的入口，第一容積式換熱器殼側(cè)的出口連接后續(xù)處理單元；容積式換熱器組殼側(cè)的入口連接軟化水裝置；容積式換熱器組殼側(cè)的出口輸出蒸汽；提純塔底部出口排出CO₂。

2.如權(quán)利要求1所述的高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的軟化水裝置包括軟化水箱，該軟化水箱的出口通過(guò)低壓變頻泵連接容積式換熱器組殼側(cè)的入口，容積式換熱器組殼側(cè)出口輸出蒸汽。

3.如權(quán)利要求2所述的高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的容積式換熱器組由兩個(gè)容積式換熱器串聯(lián)組成。

4.如權(quán)利要求1所述的高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的脫鹽裝置包括緩沖氧化器，該緩沖氧化器頂部的入口連接水力旋流器底部出口，緩沖氧化器底部出口與擴(kuò)容器頂部入口連接，擴(kuò)容器底部出口與儲(chǔ)鹽池頂部入口連接，儲(chǔ)鹽池底部出口排出無(wú)機(jī)鹽。

5.如權(quán)利要求1所述的高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述高壓汽液分離器底部出口與第一容積式換熱器殼側(cè)入口之間通過(guò)背壓閥、敞口集液箱和低壓水泵連接。

6.如權(quán)利要求1所述的高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的后續(xù)處理單元中的污泥出口端通過(guò)連接管道與儲(chǔ)料池入口連接。

7.如權(quán)利要求1所述的高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的第一容積式換熱器管側(cè)的出口還連接緩沖氧化器頂部的入口。

8.如權(quán)利要求7所述的高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的緩沖氧化器頂部的出口連接水力旋流器頂部的出口。

參照?qǐng)D1，儲(chǔ)料池1出口端與高壓柱塞泵2入口端連接，高壓柱塞泵2出口端與加熱爐3入口端連接，加熱爐3中間出口端與水力旋流器4入口端連接，水力旋流器4頂部出口端與加熱爐3中間入口端連接，加熱爐3出口端與混合器21入口端連接。高鹽廢水池8出口端與低壓泵9入口端連接，低壓泵9出口端與第一套管式換熱器10管側(cè)的入口端連接，第一套管式換熱器10管側(cè)的出口端與冷卻結(jié)晶器16的入口端連通，冷卻結(jié)晶器16頂部出口端與儲(chǔ)料池1的入口端相連，冷卻結(jié)晶器16底部出口端與過(guò)濾離心機(jī)18的入口端相連。乙二醇溶液箱11出口端與低壓離心泵12入口端連接，低壓離心泵12出口端與第二套管式換熱器13殼側(cè)入口端連接，第二套管式換熱器13殼側(cè)出口端與第一套管式換熱器10殼側(cè)入口端連接，第一套管式換熱器10殼側(cè)出口端與乙二醇溶液箱11入口端連接。低溫液氧泵15的入口與液氧貯槽14連接，出口與第二套管式換熱器13管側(cè)的入口端連接，第二套管式換熱器13管側(cè)的出口端與第一容積式換熱器19管側(cè)的入口端連接，第一容積式換熱器19管側(cè)的出口端與第一緩沖器20的入口端連接，第一緩沖器20的出口端與混合器21入口端連接?；旌掀?1出口端與管式反應(yīng)器22入口端連接，管式反應(yīng)器22出口端與第二容積式換熱器23管側(cè)入口端連接，第二容積式換熱器23管側(cè)出口端與第三容積式換熱器24管側(cè)入口端連接，第三容積式換熱器24管側(cè)出口端與高壓汽液分離器25入口端連接，高壓汽液分離器25頂部出口端與第四容積式換熱器26管側(cè)入口端連接，第四容積式換熱器26管側(cè)出口端與提純塔28入口端連接，提純塔28頂部出口端與第二緩沖器29入口端連接，第二緩沖器29出口端與高壓壓縮機(jī)30入口端連接，高壓壓縮機(jī)30出口端與第一緩沖器20入口管路連接。高壓汽液分離器25底部出口端與背壓閥34入口端連接，背壓閥34出口端與敞口集液箱35入口端連接，敞口集液箱35出口端與低壓水泵36入口端連接，低壓水泵36出口端與第一容積式換熱器19殼側(cè)入口端連接，第一容積式換熱器19殼側(cè)出口端與后續(xù)處理單元37入口端連接，后續(xù)處理單元37出口端進(jìn)行液體無(wú)污染排放。水力旋流器4底部出口與緩沖氧化器5頂部入口端連接，緩沖氧化器5底部出口端與擴(kuò)容器6頂部入口端連接，擴(kuò)容器6底部出口端與儲(chǔ)鹽池7頂部入口端連接，儲(chǔ)鹽池40底部出口端排除的無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行填埋處置。軟化水箱32出口端與低壓變頻泵33入口端連接，低壓變頻泵33出口端與第三容積式換熱器24殼側(cè)入口端連接，第三容積式換熱器24殼側(cè)出口端與第二容積式換熱器23殼側(cè)入口端連接，第二容積式換熱器23殼側(cè)出口端輸出蒸汽。

圖1系統(tǒng)中，低壓變頻泵33出口端還有一路通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V9與軟化水箱入口端連接。后續(xù)處理單元37產(chǎn)生污泥的出口端通過(guò)連接管道與儲(chǔ)料池1入口端連接。第一容積式換熱器19管側(cè)的出口端還有一路與緩沖氧化器5頂部的入口端連接。緩沖氧化器5頂部的出口端通過(guò)電動(dòng)截止閥V2與水力旋流器4頂部出口端的管路連接。第四容積式換熱器26殼側(cè)入口端與冷卻機(jī)組27出口端連接，第四容積式換熱器26殼側(cè)出口端與冷卻機(jī)組27入口端連接。

圖1所示高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)工作原理如下：

1）高鹽廢水池8中的高鹽廢水（無(wú)機(jī)鹽溶解在廢水中，隨溫度的降低溶解度降低，該股有機(jī)廢水含鹽量為10wt％～30wt％，約占總水量的三分之一）經(jīng)過(guò)低壓泵9輸運(yùn)到第一套管式換熱器10的管側(cè)被乙二醇溶液冷卻，然后進(jìn)入冷卻結(jié)晶器16結(jié)晶析出沉淀到冷卻結(jié)晶器的下部，冷卻結(jié)晶器16頂部進(jìn)行脫鹽后的有機(jī)廢水進(jìn)入儲(chǔ)料池1與含鹽量為5wt％～10wt％的廢水混合，進(jìn)而降低兩股廢水所形成混合廢水的無(wú)機(jī)鹽濃度至5wt％～10wt％。冷卻結(jié)晶器16底部分離出的固體無(wú)機(jī)鹽經(jīng)過(guò)隔膜泵17輸運(yùn)到過(guò)濾離心機(jī)18中，經(jīng)過(guò)過(guò)濾離心分離作用將結(jié)晶析出的無(wú)機(jī)鹽從過(guò)濾離心機(jī)18的底部分離出來(lái)，若該無(wú)機(jī)鹽組分相對(duì)單一，可以進(jìn)行出售從而獲得一定的收益。過(guò)濾離心機(jī)18的頂部流體進(jìn)入儲(chǔ)料池1。冷卻高鹽廢水采用系統(tǒng)中反應(yīng)物質(zhì)液氧的冷能，通過(guò)利用中間換熱介質(zhì)乙二醇溶液進(jìn)行換熱，具體過(guò)程可以描述為來(lái)自乙二醇溶液箱11中的乙二醇溶液經(jīng)過(guò)低壓離心泵12輸運(yùn)，進(jìn)入第二套管式換熱器13殼側(cè)被管側(cè)來(lái)自低溫液氧泵15的液氧冷卻，再進(jìn)入第一套管式換熱器10殼側(cè)冷卻高鹽廢水，最后再回到乙二醇溶液箱11。

因此，通過(guò)系統(tǒng)中作為氧化劑的液氧冷能可以降低高鹽廢水的溫度，進(jìn)而結(jié)晶析出無(wú)機(jī)鹽。一方面，對(duì)高鹽廢水進(jìn)行了預(yù)脫鹽，有效降低了混合廢水的含鹽量，從而降低了系統(tǒng)中反應(yīng)器的堵塞風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，利用系統(tǒng)中自有的冷能去脫除高鹽廢水中的無(wú)機(jī)鹽，當(dāng)這種無(wú)機(jī)鹽組分相對(duì)單一時(shí)，所分離出的無(wú)機(jī)鹽可以出售獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益。

2）儲(chǔ)料池1中的混合廢水經(jīng)過(guò)高壓柱塞泵2加壓輸運(yùn)到加熱爐3的低溫段進(jìn)行預(yù)熱，通過(guò)調(diào)控加熱爐3的加熱功率，使加熱爐3中間出口A位置處理的流體溫度達(dá)到超臨界水溫度（約400攝氏度），然后這股流體進(jìn)入水力旋流器4，利用水力旋流器4的離心分離作用，將超臨界條件下析出的無(wú)機(jī)鹽分離出來(lái)，分離后的進(jìn)料流體進(jìn)入加熱爐3的高溫段進(jìn)行進(jìn)一步預(yù)熱，達(dá)到預(yù)熱溫度后從加熱爐3的出口流出，再進(jìn)入混合器21。

因此，高含鹽混合廢水通過(guò)高壓計(jì)量泵2加壓和加熱爐3預(yù)熱后達(dá)到超臨界水狀態(tài)，無(wú)機(jī)鹽在此條件下析出，再利用水力旋流器4的離心分離作用將固體無(wú)機(jī)鹽分離出來(lái)，將顆粒度10微米以上的大量固體鹽顆粒分離出來(lái)，經(jīng)過(guò)脫鹽處理后流體的含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以降低90％，再?gòu)乃π髌?頂部出口流出進(jìn)入加熱爐3的高溫段，進(jìn)而可以保證高溫段換熱盤管的換熱系數(shù)，有效防止水力旋流器后續(xù)管路及設(shè)備（混合器21，特別是反應(yīng)器22）的堵塞。

3）液氧貯槽14的液體氧氣經(jīng)過(guò)低溫液氧泵15加壓和流量調(diào)節(jié)后，進(jìn)入第二套管式換熱器13管側(cè)被殼側(cè)的乙二醇溶液預(yù)熱汽化，然后進(jìn)入第一容積式換熱器19管側(cè)被殼側(cè)反應(yīng)后的低溫流體（約50攝氏度）預(yù)熱，再進(jìn)入第一緩沖器20，當(dāng)?shù)谝痪彌_器20中的氣體壓力PIC（201）達(dá)到系統(tǒng)壓力時(shí)，開(kāi)啟電動(dòng)截止閥V6，氧氣再進(jìn)入混合器21與預(yù)熱后的混合廢水進(jìn)行混合。

混合器21中混合后的反應(yīng)流體進(jìn)入管式反應(yīng)器22，在管式反應(yīng)器22中充分反應(yīng)后，反應(yīng)后的高溫流體進(jìn)入第二容積式換熱器23管側(cè)被殼側(cè)的軟化水冷卻，然后進(jìn)入第三容積式換熱器24管側(cè)被殼側(cè)低溫軟化樹(shù)水冷卻到50攝氏度左右，再進(jìn)入高壓汽液分離器25進(jìn)行汽液分離。高壓汽液分離器25上部分離出的過(guò)量氧氣和反應(yīng)生成氣體產(chǎn)物（主要為CO₂）進(jìn)入第四容積式換熱器26管側(cè)被殼側(cè)來(lái)自冷卻機(jī)組27的冷卻水冷卻，CO₂氣體被液化后汽液兩相流體進(jìn)入提純塔28。提純塔28頂部氧氣進(jìn)入第二緩沖器29緩沖后進(jìn)入高壓壓縮機(jī)30，經(jīng)過(guò)高壓壓縮機(jī)30加壓后系統(tǒng)反應(yīng)過(guò)量的氧氣被輸送到第一緩沖器20，重新進(jìn)入反應(yīng)器參與反應(yīng)。提純塔28底部的CO₂液體經(jīng)過(guò)電動(dòng)減壓閥V11減壓后儲(chǔ)存于CO₂儲(chǔ)罐31，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V10的開(kāi)度來(lái)控制提純塔28的液位。

因此，通過(guò)高壓汽液分離器25、第四容積式換熱器26、冷卻機(jī)組27、第二緩沖器29、高壓壓縮機(jī)30、CO₂儲(chǔ)罐31分離回收系統(tǒng)中過(guò)量的氧氣，使系統(tǒng)具有較高的氧化系數(shù)（3.0～4.0），有效保證了有機(jī)廢水的超臨界水氧化無(wú)害化去除效率，同時(shí)能夠保證具有較低的運(yùn)行成本。此外，可以將主要的氣體產(chǎn)物CO₂分離收集，出售可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益。

4）高壓汽液分離器25底部流體先進(jìn)入背壓閥34，將流體壓力降低到常壓，降壓后的流體進(jìn)入敞口集液箱35分離出氣體產(chǎn)物，液體經(jīng)過(guò)低壓水泵36輸送到第一容積式換熱器19殼側(cè)去預(yù)熱管側(cè)氧氣，然后進(jìn)入后續(xù)處理單元37經(jīng)簡(jiǎn)單處理后達(dá)標(biāo)排放，其中后續(xù)處理單元37產(chǎn)生的少量污泥進(jìn)入儲(chǔ)料池1。

因此，通過(guò)在超臨界水氧化系統(tǒng)中設(shè)置后續(xù)處理單元37，在相對(duì)低的反應(yīng)溫度和停留時(shí)間條件下處理高含鹽有機(jī)廢水，在相對(duì)低的有機(jī)物去除率條件下耦合采用常規(guī)處理方法，在有效降低系統(tǒng)運(yùn)行成本的前提下，保證了廢水處理最終達(dá)標(biāo)排放要求。

5）當(dāng)電動(dòng)截止閥V3關(guān)閉，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V6關(guān)閉，電動(dòng)截止閥V1和V2開(kāi)啟時(shí)，利用水力旋流器4上的電機(jī)將水力旋流器4底部分離出的固體無(wú)機(jī)鹽螺旋輸送到緩沖氧化器5中并沉淀到下部，氧化緩沖器5上部基本不含固體無(wú)機(jī)鹽的超臨界流體進(jìn)入水力旋流器4頂部出口管道。當(dāng)緩沖氧化器5充滿固體無(wú)機(jī)鹽時(shí)，關(guān)閉水力旋流器4上部的輸送電機(jī)，關(guān)閉緩沖氧化器5頂部進(jìn)出口管路上的電動(dòng)截止閥V1和V2，緩慢開(kāi)啟緩沖氧化器5下部出口電動(dòng)截止閥V4，啟動(dòng)緩沖氧化器5上的螺旋輸送電機(jī)，將緩沖氧化器5中的固體無(wú)機(jī)鹽輸送到擴(kuò)容器6中，含固體無(wú)機(jī)鹽流體在擴(kuò)容器6內(nèi)膨脹，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入儲(chǔ)料池1，熱量回收利用，分離出的固體無(wú)機(jī)鹽進(jìn)入儲(chǔ)鹽池7。此外，固體無(wú)機(jī)鹽被輸運(yùn)到氧化緩沖器5之前，先關(guān)閉電動(dòng)截止閥V1～V3，開(kāi)啟電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V6，從氧氣輸運(yùn)管路引入的氧氣至氧化緩沖器5中，然后開(kāi)啟V1和V2，利用水力旋流器4分離出的高含鹽流體經(jīng)螺旋輸送進(jìn)入氧化緩沖器5后，在氧化緩沖器5中與氧氣進(jìn)行反應(yīng)，將其中的有機(jī)污染物無(wú)害化去除，保證儲(chǔ)鹽池7中的無(wú)機(jī)鹽不含有機(jī)物，間隔一段時(shí)間從儲(chǔ)鹽池7中取出這些無(wú)機(jī)鹽進(jìn)行填埋處置。

因此，系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置水力旋流器4、氧化緩沖器5、擴(kuò)容器6和儲(chǔ)鹽池7，可以利用超臨界水的特性將混合廢水中的無(wú)機(jī)鹽，從而在管式反應(yīng)器22前有效脫除無(wú)機(jī)鹽，避免從而有效避免水力旋流器4后續(xù)管路及管式反應(yīng)器22等設(shè)備的堵塞。

6）軟化水箱32中的低溫軟化水經(jīng)過(guò)低壓變頻泵33輸送，進(jìn)入第三容積式換熱器24殼側(cè)冷卻管側(cè)反應(yīng)后的流體，再進(jìn)入第二容積式換熱器23殼側(cè)冷卻管側(cè)反應(yīng)后的高溫流體，第二容積式換熱器23殼側(cè)出口端輸出蒸汽。通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)V7調(diào)控產(chǎn)生蒸汽的壓力（約0.8兆帕），通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V8調(diào)節(jié)產(chǎn)生蒸汽的軟化水流量。在保證進(jìn)入V8的軟化水流量前提下，低壓變頻泵33輸出的多余流體經(jīng)過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V9返回到軟化水箱32中。

因此，通過(guò)設(shè)置軟化水箱32、低壓變頻泵33、第二容積式換熱器23和第三容積式換熱器24，可以將反應(yīng)后高溫流體的熱量以蒸汽的形式進(jìn)行回收出售，從而獲得收益，有效降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

2018年12月20日，《高含鹽有機(jī)廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)》獲得第二十屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。 2100433B

全書(shū)共12章，第1章論述高濃度難降解有機(jī)廢水分類以及廢水污染預(yù)防措施；第2章論述了高濃度難降解有機(jī)廢水物化法處理基本理論；第3章論述了針對(duì)高濃度難降解有機(jī)廢水處理的高級(jí)氧化技術(shù)理論及工藝；第4章論述了針對(duì)高濃度難降解有機(jī)廢水治理的近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的厭氧生物處理技術(shù)；第5章論述了處理高濃度難降解的新型好氧生化處理技術(shù)；第6章論述了制藥廢水特征以及該行業(yè)難處理廢水治理技術(shù)；第7章論述了常見(jiàn)農(nóng)藥生產(chǎn)廢水處理技術(shù)的研究及工程實(shí)例；第8章論述了幾種輕工行業(yè)難降解廢水特征、污染防治研究以及廢水處理工程實(shí)例；第9章論述了幾種食品加工行業(yè)難降解廢水特征、污染治理開(kāi)發(fā)以及廢水處理工程實(shí)例；第10章簡(jiǎn)介了幾種精細(xì)化工行業(yè)難降解廢水特征以及廢水處理工程實(shí)例；第11章簡(jiǎn)介了石油化工行業(yè)幾種難降解廢水特征以及廢水處理工程實(shí)例；第12章簡(jiǎn)介了軍工、市政等行業(yè)難降解廢水的特性、治理研究以及工程治理的實(shí)例。

本書(shū)適合從事水污染治理的科研人員和工程技術(shù)人員閱讀，也可供大專院校環(huán)境工程專業(yè)的師生參考。

高濃度難降解有機(jī)廢水主要是染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、化工、焦化等生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，廢水污染物濃度高、毒性大、鹽份較高難于生物降解，因此必須采用預(yù)處理技術(shù)和方法，方能有效處理。

難降解有機(jī)物是指被微生物分解時(shí)速度很慢，分解不徹底的有機(jī)物(也包括某些有機(jī)物的代謝產(chǎn)物)，這類污染物易在生物體內(nèi)富集，也容易成為水體的潛在污染源。這類污染物包括多環(huán)芳烴、鹵代烴、雜環(huán)類化合物、有機(jī)氛化物、有機(jī)磷農(nóng)藥、表面活性劑、有機(jī)染料等有毒難降解有機(jī)污染物。這些物質(zhì)的共同特點(diǎn)是毒性大，成份復(fù)雜，化學(xué)耗氧量高，一般微生物對(duì)其幾乎沒(méi)有降解效果，如果這些物質(zhì)不加治理地向環(huán)境排放，勢(shì)必嚴(yán)重地污染環(huán)境和威脅人類的身體健康。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，人們合成了越來(lái)越多的有機(jī)物，其中難降解有機(jī)物占了很大比例，因此難降解有機(jī)物的治理研究已引起國(guó)內(nèi)外有關(guān)專家的高度重視，是目 前水污染防治研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。廢水主要來(lái)源于焦化廢水、制藥廢水(包括中藥廢水)、石化/油類廢水、紡織/印染廢水、化工廢水、油漆廢水等行業(yè)性廢水。

第1章 緒論1

第2章 有機(jī)污染物難降解理論及降解過(guò)程14

第3章 高濃度難降解有機(jī)廢水分離法處理技術(shù)30

第4章 高級(jí)氧化技術(shù)50

第5章 高濃度難降解有機(jī)廢水厭氧生化處理技術(shù)84

第6章 高濃度難降解有機(jī)廢水好氧生化處理技術(shù)105

第7章 制藥廢水處理技術(shù)131

第8章 農(nóng)藥行業(yè)難降解有機(jī)廢水的處理162

第9章 輕工業(yè)難降解有機(jī)廢水的處理191

第10章 食品行業(yè)高濃度難降解有機(jī)廢水的處理221

第11章 石油化工行業(yè)難降解有機(jī)廢水的處理252

第12章 其他行業(yè)難降解有機(jī)廢水的處理2662100433B

書(shū)中介紹了適用于處理高濃度難降解有機(jī)污染物、特別是治理持久性有機(jī)污染物的方法,并介紹了制藥行業(yè)廢水、農(nóng)藥行業(yè)廢水、輕工行業(yè)廢水、食品行業(yè)難降解廢水、石化行業(yè)廢水、特殊行業(yè)廢水的治理方法及工程實(shí)例。

《高濃度難降解有機(jī)廢水的治理與控制(第2版)》是當(dāng)今廢水處理的難點(diǎn)之一，《高濃度難降解有機(jī)廢水的治理與控制(第2版)》較為系統(tǒng)地介紹了治理該類廢水的新技術(shù)，許多是21世紀(jì)出現(xiàn)并應(yīng)用的新工藝，并論述了其基本理論。

《高濃度難降解有機(jī)廢水的治理與控制(第2版)》內(nèi)容豐富、資料翔實(shí)、實(shí)用性強(qiáng)，可供相關(guān)專業(yè)工程技術(shù)人員、研究人員及大、中專院校相關(guān)專業(yè)師生參考使用。