[发明专利]废液处理装置和废液处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废液处理的装置和方法，其通过加压和加热含有有机物的废液，从而分解废液中的有机物。

背景技术

通常，作为废液例如人类废物、污水、社区废水、牲畜排泄物、食物工厂废水净化的方法，通常采用活性污泥实施生物处理的方法。然而，这种方法在不改变液体的浓度的情况下不能用于处理阻碍微生物的活性的高浓度的有机溶剂废液或处理含有不能生物降解的塑料微粒的废液。此外，如果废液中含有大量不能溶于液体的有机悬浮固体，那么废液中的被活化的淤泥被强烈倍增，导致通气量增加和过分的污泥处理量，从而导致成本上升。因此，有必要使用物理或化学的处理方法如过滤或凝结沉降，预先将悬浮固体除去。

最近几年中，废液处理设备发展逐渐活跃，这种设备通过在高温高压的状态下，将废液中的水转变成超临界态或亚临界态，从而使废液中的有机物质在短时间内分解。这一类型的废液处理设备中，废液中的水被加热和加压到374℃和22MPa，从而转变成具有液体和气体的中间状态性质的超临界水。可替代的，废液中的水也可以通过将温度和压力设定成比上述描述稍低的温度和压力值而转变成亚临界态水，这种状态的水与超临界态水相比更稍微接近液体的性质。在超临界水和亚临界水中，流体中的有机物瞬间被溶解和水解，或在氧气存在下有机物质瞬间被氧化。此外，氨氮被分解转变成氮气。即使是高浓度的有机溶剂废液和含有塑料微粒的废液也能容易地被净化，这是用生物处理方法所不能实现的。此外，即使包含大量有机悬浮固体的废液，通过几乎完全氧化分解大量的有机悬浮固体，它们几乎完全地分解成水，氮气和二氧化碳。

日本专利申请公开说明书第2008-207135号中所描述的装置被认为是这样一种装置。该废液处理装置具有第一反应器和通过管道与之连接的第二反应器，作为耐高温和高压的反应器。废液首先在第一反应器中被加热和加压，同时与诸如空气的氧化剂混合，这样，废液中的有机物被水解和氧化分解。然后，其中的有机物在如经过如上所述的分解过程后仍残留的流体被供入第二反应器。第二反应器装填有氧化镁等构成的催化剂，从而促进在经受第一反应器分解过程后仍残留的有机物和氨氮的分解。供入第二反应器的流体与氧气混合，同时在高温高压的环境下与催化剂相接触，从而，有机物被氧化分解转变成二氧化碳。此外，流体中含有的氨氮转变成氮气。以此方式，废液中包含的有机物和氨氮和另外的在有机物分解过程中产生的有机酸和氨氮几乎完全被氧化分解，从而转变成二氧化碳和水。

这种废液处理装置使用两个反应器，即第一反应器和第二反应器。这是考虑到以下原因而做出。即：这种废液处理装置处理由牲畜排泄物组成的废液。牲畜排泄物组成的废液具有包含很高浓度氨氮的性质。在这样的废液中，氨氮可能不完全分解，而作为残余物被保留。如此，考虑到氨氮在第二反应器中以可靠的方式被氧化分解，所述第二反应器装填有利于氧化分解氨氮的催化剂。

第二反应器也可被认为是除了氧化分解氨氮目的以外的其他不同的原因而提供。例如，在包含持久稳固的多氯联苯(PCB)和一般有机物如碳水化合物和蛋白质的废液中，可能仅仅PCB不能完全被分解，而作为残留物被保留。在那样的废液中，PCB可以通过可靠的方式被氧化分解，所述的可靠的方式为加压和加热通过第一反应器的亚临界或超临界流体，同时流体与催化剂接触，该催化剂有利于促进在第二反应器中PCB的氧化分解。具有高分子量的有机物可能通过如下的处理被更加有效地分解。不提供给第一反应器氧化剂条件下，水解形成的低分子量有机物在第一反应器中以加强的方式进行。然后，低分子量有机物的氧化分解以与氧化剂混合的方式在第二反应器中进行。

然而，无论何种物质在第二反应器中被氧化分解，在日本专利申请公开说明书第2008-207135号中描述的废液处理装置的结构存在需要时间和劳动力维护的问题。特别地，在第一反应器和第二反应器中，无机材料，例如氧化铝、二氧化硅、氧化锆，以及磷酸盐作为氧化分解的部分最终产物而被分离出来。在日本专利申请公开说明书第2008-207135号中描述过的废液处理装置中，如上所述，第一反应器和第二反应器是通过管道彼此连接的，管道的内径比反应器的内径小很多。当无机物在管道中积聚时，管道就会被阻塞。为此，管道内部需要定期清洗，这样，时间和劳动力是十分必要的。

要指出的是，即使采用在第一反应器和第二反应器中将废液转变成亚临界流体而非超临界流体的结构也会出现同样的问题。

发明内容

本发明的目的是至少部分地解决传统技术中的问题。