高含鹽有機廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)專利背景

超臨界水是指溫度和壓力均高于其臨界點（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)近似于極性有機溶劑，具有高的擴散系數(shù)和低的黏度。有機物、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，而無機鹽在超臨界水中的溶解度極低，很容易被分離出來。

超臨界水氧化技術(shù)（Super critical Water Oxidation，簡稱SCWO）是利用超臨界水對有機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，有機物在富氧環(huán)境中進行均相反應(yīng)，迅速、徹底地將有機物深度破壞，轉(zhuǎn)化成H₂O、CO₂等無害化小分子化合物和無機鹽。SCWO主要應(yīng)用于高毒性、高濃度、難生化降解有機廢水的高效無害化處理，無二次污染，能夠?qū)崿F(xiàn)自熱，能量回收優(yōu)化時運行成本低，具有經(jīng)濟優(yōu)勢，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)展在國內(nèi)外受到廣泛關(guān)注，美國國家關(guān)鍵技術(shù)六大領(lǐng)域之一“能源與環(huán)境”指出，21世紀最有前途的有機廢物處理技術(shù)之一是超臨界水氧化技術(shù)。目前，國外已有少量商業(yè)化SCWO裝置正在運行，而國內(nèi)大多還處在實驗研究階段，僅出現(xiàn)個別中試裝置。

高濃度難生化降解有機廢水（如農(nóng)藥廢水）通過含有大量的無機鹽，質(zhì)量含量甚至高達5wt％～30wt％，部分無機鹽具有回收利用價值。而無機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1克/升。有機廢水超臨界水氧化過程中析出的黏性鹽在反應(yīng)器內(nèi)表面團聚、沉積，當鹽沉積失去控制時反應(yīng)器會被堵塞，特別是在低流速條件下析出較大顆粒的黏性鹽時更容易造成反應(yīng)器的堵塞。當堵塞發(fā)生時，整套裝置必須停機、沖洗和再啟動，這就降低了SCWO裝置運行的可靠性，增加了運行成本。此外，無機鹽特別是含氯離子無機鹽的沉積也會加快反應(yīng)器、輸運管路等部位的腐蝕速率，導致?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裝置運行成本較高，這些問題極大地限制了SCWO的推廣應(yīng)用。

鑒于有機廢水SCWO過程中復雜的進料特性和苛刻反應(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廢水SCWO系統(tǒng)中，高含鹽有機廢水SCWO系統(tǒng)的可靠運行需要更為簡單、高效、方便的除鹽設(shè)備和脫鹽方法。因此，針對高含鹽有機廢水SCWO系統(tǒng)的開發(fā)，需要解決反應(yīng)器中鹽沉積引起的堵塞問題，并能夠有效降低SCWO的運行成本。

高含鹽有機廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)專利目的

《高含鹽有機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廢水SCWO系統(tǒng)設(shè)計時面臨鹽沉積和高運行成本問題，提供一種改進的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，可以廣泛應(yīng)用于高含鹽有機廢水的高效、低成本無害化處理。

高含鹽有機廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)技術(shù)方案

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

一種高含鹽有機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儲存有機廢水的儲料池的入口相連，冷卻結(jié)晶器的底部出口與過濾離心機的入口相連，過濾離心機的頂部出口連接儲料池，過濾離心機的底部出口排鹽；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入口連接，高壓壓縮機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，可以進一步改進的技術(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容器頂部入口連接，擴容器底部出口與儲鹽池頂部入口連接，儲鹽池底部出口排出無機鹽。

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連接管道與儲料池入口連接。

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。

高含鹽有機廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)改善效果

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

1、有兩股含鹽有機廢水作為超臨界水氧化處理進料，其中一股含鹽量10wt％～30wt％有機廢水（簡稱高鹽廢水），此類無機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％有機廢水。利用系統(tǒng)中液氧冷能將高鹽廢水進行冷卻結(jié)晶，降低廢水中無機鹽的質(zhì)量濃度，進而降低兩股廢水所形成混合廢水的無機鹽濃度至5wt％～10wt％?；旌蠌U水經(jīng)過高壓計量泵加壓后輸送到加熱爐進行預(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）流體達到超臨界水溫度，進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，經(jīng)過脫鹽處理后水力旋流器頂部出口流體再進入加熱爐的高溫段，進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。同時將水力旋流器底部分離出的固體無機鹽利用水力旋流器上的電機螺旋輸送到緩沖氧化器中，當緩沖氧化器充滿固體無機鹽時，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，緩慢開啟緩沖氧化器下部的截止閥，啟動緩沖氧化器上的螺旋輸送電機，將緩沖氧化器中的固體無機鹽輸送到擴容器中，含固體無機鹽流體在擴容器內(nèi)膨脹，產(chǎn)生的蒸汽進入儲料池，熱量回收利用，分離出的固體無機鹽進入儲鹽池，間隔一段時間從儲鹽池中取出再進行填埋處置。此外，利用水力旋流器分離出的高含鹽流體經(jīng)螺旋輸送進入氧化緩沖器后，在氧化緩沖器中與先前從氧氣輸運管路引入的氧氣進行反應(yīng)，將其中的有機污染物無害化去除。過飽和高含鹽流體進入氧化緩沖器后，固體無機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機鹽的超臨界流體進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水力旋流器進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、為降低高含鹽有機廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)的運行成本，系統(tǒng)利用液氧的冷能去冷卻結(jié)晶高鹽廢水，回收可能有價值的無機鹽，進而產(chǎn)生經(jīng)濟收益。為保證高的有機物去除率，系統(tǒng)采用高氧化系數(shù)（3.0～4.0），通過設(shè)置第四容積式換熱器、冷卻機組、提純塔、第二緩沖器、高壓壓縮機分離回收再利用過量的氧氣，分離出CO₂液體出售可以獲得一定的收益。通過設(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，對外輸出產(chǎn)生收益。通過降低反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度，降低有機廢水超臨界水氧化的去除率，同時輔助簡單的后續(xù)處理單元，在滿足混合廢水整體處理達標排放要求的前提下，有效降低系統(tǒng)的運行成本。這些方法的耦合使用都能夠有效降低高含鹽有機廢水超臨界水氧化處理系統(tǒng)的運行成本。

圖1是《高含鹽有機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為擴容器、7為儲鹽池、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為過濾離心機、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為冷卻機組、28為提純塔、29為第二緩沖器、30為高壓壓縮機、31為CO₂儲罐、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為電動截止閥，V6～V10為電動調(diào)節(jié)閥，V11為電動減壓閥。

圖1中的圖例和儀表代碼含義見表1

《高含鹽有機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)對高含鹽（無機鹽含量為5wt％～30wt％）有機廢水進行無害化處理的系統(tǒng)。

1.一種高含鹽有機廢水的超臨界水氧化處理系統(tǒng)，該高含鹽有機廢水的無機鹽含量為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儲存有機廢水的儲料池的入口相連，冷卻結(jié)晶器的底部出口與過濾離心機的入口相連，過濾離心機的頂部出口連接儲料池，過濾離心機的底部出口排鹽；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入口連接，高壓壓縮機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容器頂部入口連接，擴容器底部出口與儲鹽池頂部入口連接，儲鹽池底部出口排出無機鹽。

5.如權(quán)利要求1所述的高含鹽有機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連接管道與儲料池入口連接。

7.如權(quán)利要求1所述的高含鹽有機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。

參照圖1，儲料池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頂部出口端與儲料池1的入口端相連，冷卻結(jié)晶器16底部出口端與過濾離心機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30入口端連接，高壓壓縮機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出口端進行液體無污染排放。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底部出口端與擴容器6頂部入口端連接，擴容器6底部出口端與儲鹽池7頂部入口端連接，儲鹽池40底部出口端排除的無機鹽進行填埋處置。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電動調(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連接管道與儲料池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頂部的出口端通過電動截止閥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)出口端與冷卻機組27入口端連接。

圖1所示高含鹽有機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（無機鹽溶解在廢水中，隨溫度的降低溶解度降低，該股有機廢水含鹽量為10wt％～30wt％，約占總水量的三分之一）經(jīng)過低壓泵9輸運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頂部進行脫鹽后的有機廢水進入儲料池1與含鹽量為5wt％～10wt％的廢水混合，進而降低兩股廢水所形成混合廢水的無機鹽濃度至5wt％～10wt％。冷卻結(jié)晶器16底部分離出的固體無機鹽經(jīng)過隔膜泵17輸運到過濾離心機18中，經(jīng)過過濾離心分離作用將結(jié)晶析出的無機鹽從過濾離心機18的底部分離出來，若該無機鹽組分相對單一，可以進行出售從而獲得一定的收益。過濾離心機18的頂部流體進入儲料池1。冷卻高鹽廢水采用系統(tǒng)中反應(yīng)物質(zhì)液氧的冷能，通過利用中間換熱介質(zhì)乙二醇溶液進行換熱，具體過程可以描述為來自乙二醇溶液箱11中的乙二醇溶液經(jīng)過低壓離心泵12輸運，進入第二套管式換熱器13殼側(cè)被管側(cè)來自低溫液氧泵15的液氧冷卻，再進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，進而結(jié)晶析出無機鹽。一方面，對高鹽廢水進行了預(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)器的堵塞風險。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機鹽，當這種無機鹽組分相對單一時，所分離出的無機鹽可以出售獲得一定的經(jīng)濟收益。

2）儲料池1中的混合廢水經(jīng)過高壓柱塞泵2加壓輸運到加熱爐3的低溫段進行預(yù)熱，通過調(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到超臨界水溫度（約400攝氏度），然后這股流體進入水力旋流器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機鹽分離出來，分離后的進料流體進入加熱爐3的高溫段進行進一步預(yù)熱，達到預(yù)熱溫度后從加熱爐3的出口流出，再進入混合器21。

因此，高含鹽混合廢水通過高壓計量泵2加壓和加熱爐3預(yù)熱后達到超臨界水狀態(tài)，無機鹽在此條件下析出，再利用水力旋流器4的離心分離作用將固體無機鹽分離出來，將顆粒度10微米以上的大量固體鹽顆粒分離出來，經(jīng)過脫鹽處理后流體的含鹽質(zhì)量分數(shù)可以降低90％，再從水力旋流器4頂部出口流出進入加熱爐3的高溫段，進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)過低溫液氧泵15加壓和流量調(diào)節(jié)后，進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，再進入第一緩沖器20，當?shù)谝痪彌_器20中的氣體壓力PIC（201）達到系統(tǒng)壓力時，開啟電動截止閥V6，氧氣再進入混合器21與預(yù)熱后的混合廢水進行混合。

混合器21中混合后的反應(yīng)流體進入管式反應(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，然后進入第三容積式換熱器24管側(cè)被殼側(cè)低溫軟化樹水冷卻到50攝氏度左右，再進入高壓汽液分離器25進行汽液分離。高壓汽液分離器25上部分離出的過量氧氣和反應(yīng)生成氣體產(chǎn)物（主要為CO₂）進入第四容積式換熱器26管側(cè)被殼側(cè)來自冷卻機組27的冷卻水冷卻，CO₂氣體被液化后汽液兩相流體進入提純塔28。提純塔28頂部氧氣進入第二緩沖器29緩沖后進入高壓壓縮機30，經(jīng)過高壓壓縮機30加壓后系統(tǒng)反應(yīng)過量的氧氣被輸送到第一緩沖器20，重新進入反應(yīng)器參與反應(yīng)。提純塔28底部的CO₂液體經(jīng)過電動減壓閥V11減壓后儲存于CO₂儲罐31，通過電動調(diào)節(jié)閥V10的開度來控制提純塔28的液位。

因此，通過高壓汽液分離器25、第四容積式換熱器26、冷卻機組27、第二緩沖器29、高壓壓縮機30、CO₂儲罐31分離回收系統(tǒng)中過量的氧氣，使系統(tǒng)具有較高的氧化系數(shù)（3.0～4.0），有效保證了有機廢水的超臨界水氧化無害化去除效率，同時能夠保證具有較低的運行成本。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)濟收益。

4）高壓汽液分離器25底部流體先進入背壓閥34，將流體壓力降低到常壓，降壓后的流體進入敞口集液箱35分離出氣體產(chǎn)物，液體經(jīng)過低壓水泵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，然后進入后續(xù)處理單元37經(jīng)簡單處理后達標排放，其中后續(xù)處理單元37產(chǎn)生的少量污泥進入儲料池1。

因此，通過在超臨界水氧化系統(tǒng)中設(shè)置后續(xù)處理單元37，在相對低的反應(yīng)溫度和停留時間條件下處理高含鹽有機廢水，在相對低的有機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)運行成本的前提下，保證了廢水處理最終達標排放要求。

5）當電動截止閥V3關(guān)閉，電動調(diào)節(jié)閥V6關(guān)閉，電動截止閥V1和V2開啟時，利用水力旋流器4上的電機將水力旋流器4底部分離出的固體無機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機鹽的超臨界流體進入水力旋流器4頂部出口管道。當緩沖氧化器5充滿固體無機鹽時，關(guān)閉水力旋流器4上部的輸送電機，關(guān)閉緩沖氧化器5頂部進出口管路上的電動截止閥V1和V2，緩慢開啟緩沖氧化器5下部出口電動截止閥V4，啟動緩沖氧化器5上的螺旋輸送電機，將緩沖氧化器5中的固體無機鹽輸送到擴容器6中，含固體無機鹽流體在擴容器6內(nèi)膨脹，產(chǎn)生的蒸汽進入儲料池1，熱量回收利用，分離出的固體無機鹽進入儲鹽池7。此外，固體無機鹽被輸運到氧化緩沖器5之前，先關(guān)閉電動截止閥V1～V3，開啟電動調(diào)節(jié)閥V6，從氧氣輸運管路引入的氧氣至氧化緩沖器5中，然后開啟V1和V2，利用水力旋流器4分離出的高含鹽流體經(jīng)螺旋輸送進入氧化緩沖器5后，在氧化緩沖器5中與氧氣進行反應(yīng)，將其中的有機污染物無害化去除，保證儲鹽池7中的無機鹽不含有機物，間隔一段時間從儲鹽池7中取出這些無機鹽進行填埋處置。

因此，系統(tǒng)通過設(shè)置水力旋流器4、氧化緩沖器5、擴容器6和儲鹽池7，可以利用超臨界水的特性將混合廢水中的無機鹽，從而在管式反應(yīng)器22前有效脫除無機鹽，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)過低壓變頻泵33輸送，進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。通過電動調(diào)節(jié)V7調(diào)控產(chǎn)生蒸汽的壓力（約0.8兆帕），通過電動調(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)過電動調(diào)節(jié)閥V9返回到軟化水箱32中。

因此，通過設(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行回收出售，從而獲得收益，有效降低整個系統(tǒng)的運行成本。

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

全書共12章，第1章論述高濃度難降解有機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廢水物化法處理基本理論；第3章論述了針對高濃度難降解有機廢水處理的高級氧化技術(shù)理論及工藝；第4章論述了針對高濃度難降解有機廢水治理的近年來發(fā)展起來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章論述了常見農(nóng)藥生產(chǎn)廢水處理技術(shù)的研究及工程實例；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、污染治理開發(fā)以及廢水處理工程實例；第10章簡介了幾種精細化工行業(yè)難降解廢水特征以及廢水處理工程實例；第11章簡介了石油化工行業(yè)幾種難降解廢水特征以及廢水處理工程實例；第12章簡介了軍工、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例。

本書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。

高濃度難降解有機廢水主要是染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、化工、焦化等生產(chǎn)過程中產(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。

難降解有機物是指被微生物分解時速度很慢，分解不徹底的有機物(也包括某些有機物的代謝產(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、有機氛化物、有機磷農(nóng)藥、表面活性劑、有機染料等有毒難降解有機污染物。這些物質(zhì)的共同特點是毒性大，成份復雜，化學耗氧量高，一般微生物對其幾乎沒有降解效果，如果這些物質(zhì)不加治理地向環(huán)境排放，勢必嚴重地污染環(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，人們合成了越來越多的有機物，其中難降解有機物占了很大比例，因此難降解有機物的治理研究已引起國內(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與難點。廢水主要來源于焦化廢水、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 有機污染物難降解理論及降解過程14

第3章 高濃度難降解有機廢水分離法處理技術(shù)30

第4章 高級氧化技術(shù)50

第5章 高濃度難降解有機廢水厭氧生化處理技術(shù)84

第6章 高濃度難降解有機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)難降解有機廢水的處理162

第9章 輕工業(yè)難降解有機廢水的處理191

第10章 食品行業(yè)高濃度難降解有機廢水的處理221

第11章 石油化工行業(yè)難降解有機廢水的處理252

第12章 其他行業(yè)難降解有機廢水的處理2662100433B

書中介紹了適用于處理高濃度難降解有機污染物、特別是治理持久性有機污染物的方法,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例。

《高濃度難降解有機廢水的治理與控制(第2版)》是當今廢水處理的難點之一，《高濃度難降解有機廢水的治理與控制(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。

《高濃度難降解有機廢水的治理與控制(第2版)》內(nèi)容豐富、資料翔實、實用性強，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。