[发明专利]皮革废水的超临界水氧化处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理工艺，具体是指一种皮革废水的超临界 水氧化处理工艺。

背景技术

现有皮革废水处理的工艺和方法，据统计，每加工生产1t原料 皮，要消耗掉的有害化工材料有：硫化钠49kg，红矾50kg，所 产生的废水约为50-150t。制革废水的特点是：碱性大，色度深，耗 氧量高，悬浮物多，并含有较多的硫化物和铬等有毒物质。现有的皮 革废水处理的工艺和方法有物理法、化学法、生化法、络合萃取法等， 都存在各自的缺点与不足，处理后的水难以达到国家环保排放的标 准。其中，物理法主要是通过过滤、离心、粉碎等物理方法对皮革废 水进行处理，对不溶性物质的分离有效，但对可溶性的金属离子、有 机物等无能为力；化学法主要是通过加入氧化剂、沉淀剂、酸碱等对 皮革废水进行处理，处理较彻底，但成本高，会产生二次污染；生化 法主要是通过活性污泥对皮革废水进行处理，由于活性污泥的接种驯 化需要较长的时间，并且活性微生物对废物的吸收和分解有固定的周 期，在长期处理大量废水时，由于环境和条件发生变化，有可能失去 活性，因此最适合小水量、间歇排放废水处理，难以与大工业生产有 效配套；络合萃取法主要是通过络合剂对皮革废水进行处理，对有害 金属能高效萃取，并能循环使用，但对非金属污染难以处理。

超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation简称SCWO)就是在 温度、压力高于水的临界温度(374.2℃)、临界压力(22.05MPa)条件下， 利用超临界水的特异性质，使有机污染物在超临界水中进行氧化分 解。当有机物和氧溶解于超临界水中会形成单一相而密切接触，不存 在内部相转移限制，在有效的高温下氧化反应快速完成，99％以上的 难降解和毒性有机污染物(如多氯联苯、狄氏剂等)可在同一个流程 中，在很短时间内(通常只需数秒或数十秒)被氧化成H₂O、CO₂、N₂及 其它无害的无机盐，且不会产生SO_x和NO_x等有害气体造成二次污 染，而无机盐在超临界水中溶解性急剧降低，使得无机盐易于分离。

从已有的研究成果来看，超临界水氧化技术具有如下特点：(1) 反应快速，一般几秒至十几分钟即可实现；(2)反应完全，超临界状态 下，整个反应体系中有机物、氧化剂和水形成均一相，水密度降低， 氧化剂分子扩散加快，基本实现完全氧化；(3)在较低的有机物含量下 可实现自热；(4)产物清洁，排放物无污染性，符合全封闭处理的要求； (5)操作简便，产物分离易于实现。在超临界条件下，水的密度、粘度、 扩散系数及反应介质在水中的溶解度都可以通过调整超临界水的热 力学状态，很方便地进行控制，易于将产物、反应物分离；(6)所需反 应器体积小，结构简单。

但是，同时，超临界水氧化技术也存在以下问题：(1)由于SCWO 装置处于高温高压条件下，尤其是有机物中含有卤素、硫或磷，在超 临界水氧化过程中会产生酸，引起设备的强烈腐蚀，造成SCWO装 置放大到工业生产时成本较高；(2)超临界水氧化过程中的盐主要来自 两方面：添加碱中和酸后生成的盐；废水中的无机盐析出。由于盐在 超临界水中的溶解度很小，因此在反应的过程中会有盐沉淀。盐沉淀 问题会因降低换热率而影响传热，会增加系统压降，严重时将堵塞管 路。沉淀的盐主要是硫酸钙和磷酸铝等。反应器堵塞是SCWO装置 迫切需要解决的问题；(3)由于有机物在超临界水中的分解需要在一定 温度和压力下进行，因此对于不同的有机物，寻找其最适宜的反应条 件是非常必要的。目前已经有人在这方面开展了一些工作，但其范围 仅限于模型化合物的研究，对具体工业污水的研究很少，需进一步开 展工作；(4)由于SCWO反应是在高温高压下进行，只能推测有机物 分解的中间反应。如何确认并通过改变操作条件控制中间反应，是当 前困扰SCWO的难题。如果中间反应得到控制，许多问题(如腐蚀、 盐沉积等)将得到缓解或消除。确认中间反应需要在线检测和检测手 段，目前还没有成熟技术。