[发明专利]用于有机废弃物处理的超临界水处理装置及有机废弃物的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于有机废弃物处理技术领域，尤其涉及一种用于有机废弃物处理的超临界水处理装置及有机废弃物的处理方法。

背景技术

城市污泥是指城市污水处理厂在污水处理过程中产生的固态、半固态及液态废弃物，含有污水中大部分的污染物质，是污水处理过程中不可避免的产物。随着污水处理量的增加，污泥的产量也越来越大，如何有效处理与处置城市污泥已经成为各个城市迫切需要解决的难题。

目前，城市污泥常用的处理方法主要包括卫生填埋、污泥焚烧、污泥堆肥、污泥建材利用和水体消纳等。污泥卫生填埋始于20世纪60年代，到目前为止，已经发展成为一项比较成熟的技术，具有投资少、容量大、见效快、利于推广等特点，但是污泥卫生填埋需要占用大量场地，而且会产生难以处理的垃圾渗滤液，可能会污染地下水；污泥焚烧可以最大限度的减少污泥的体积，使污泥中病原微生物、寄生虫卵、病毒等彻底被杀死，部分重金属在高温状态下也被固化；但是，污泥焚烧成本较高，焚烧过程中会产生二噁英等剧毒空气污染物；污泥堆肥是指在污泥中加入一定比例的秸秆、稻草、木屑或生活垃圾等膨松剂和调理剂，利用微生物对污泥进行发酵并将其转化为类腐植质的过程，可以作为农业用肥，但是堆肥污泥中含有的重金属可能会引起二次污染；污泥作为建材主要用于污泥制砖、制纤维板、制生态水泥等，但是，当污泥中含有重金属时，会增加炉窑的烟气处理与控制的难度，并需要重金属浸出进行监控；污泥水体消纳是指将污泥投入海洋等水体中，利用水体的自净能力进行消纳，但消纳后其中的污染物质排放到水体中，对水体造成污染和伤害，不符合环境保护和可持续发展的要求。

超临界水是指温度和压力均高于其临界点(T＝374.15℃，P＝22.12MPa)的特殊状态的水，超临界水同时具有极性与非极性的溶解性能，可以与氧气或有机物以任意比互溶，成为均一相，能够消除相间的传质阻力，加快反应速率因此，大多数有机废弃物在超临界水中可在几分钟内达到99.9％以上的去除率。同时，超临界水对有机物的氧化反应较为完全、彻底，有机物中的碳转化为二氧化碳、氢转化为水、卤素原子转化为卤化物的离子、硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐、氮转化为硝酸或氮气等。另外，超临界水氧化在氧化过程中能够释放大量热，一旦开始，无需外界能量反应即可自然维持。超临界水氧化技术即是超临界水具有的特殊性质氧化有机物的一种高级氧化技术，具有应用范围广、氧化速度快、氧化彻底、无二次污染等优点，成为废弃有机物，如城市污泥等处理的主要方法之一。

现有技术公开了多种用于有机废弃物处理的超临界水处理装置，但由于超临界水氧化有机物过程中会产生酸，会引起设备的强烈腐蚀；而亚临界溶液被迅速加热到超临界温度时，由于盐的溶解度大幅度降低，会有大量盐析出，并沉积在反应器内，引起反应器堵塞等。研究表明，利用水膜将反应器壁和发生超临界水氧化的反应液隔离开来是解决上述技术问题的有效方法(M.J.Cocero，Journal of supercritical Fluids，2004，41-55)，如申请号为200910022344.1的中国专利文献公开了一种分区的超临界水氧化反应器，其引入由蒸发壁组成的内腔室，进行物理分区，内腔室和承压腔室之间留有的空隙作为蒸发壁水区，内腔室内部贴近壁面处为蒸发壁水膜区，在由蒸发壁包围的蒸发壁包围的蒸发壁水膜区以外的区域包含有超临界水、有机物、氧化剂以及腐蚀性离子等物质，提供了超临界水反应的场所，而内腔室和承压腔室之间留有空隙的区域则只包含有干净的蒸发壁水。蒸发壁水渗入蒸发壁，在蒸发壁的内表面形成一层薄的保护性水膜，从而阻止腐蚀性离子或氧化剂接触蒸发壁的内表面，减少对蒸发壁的腐蚀作用。该反应器通过物理分区，实现了压力作用和腐蚀作用的分离，能够解决反应器的腐蚀和堵塞问题，但是其结构复杂，不易进行日常运行和维护。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于有机废弃物处理的超临界水处理装置及有机废弃物的处理方法，本发明提供的超临界水处理装置结构简单，日常运行和维护简单，且能够减少腐蚀或盐沉积现象的发生。

本发明提供了一种用于有机废弃物处理的超临界水处理装置，包括：

由耐压外壳和设置有微孔的内壁组成的双层反应器，所述内壁围成反应室，所述耐压外壳与所述内壁形成空腔；

分别贯穿所述耐压外壳和所述内壁、与所述反应室相通的进料管和出料管；

贯穿所述耐压外壳与所述空腔相通的高压气体进气管。

优选的，所述内壁的材质为微孔陶瓷或微孔金属。

优选的，所述耐压外壳的材质为金属。