[发明专利]一种高浓度有机废水及污泥的近零排放处理系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于化工及环保技术领域，具体涉及一种以超临界水氧化技术为核心的高浓度有机废水及污泥的近零排放处理系统及方法。

背景技术

通常情况下，水以蒸汽、液态水和冰三种常见的状态存在，液态水是极性溶剂，其密度几乎不随压力的升高而改变，可以溶解包括盐在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶。超临界水是指温度、压力均高于其临界点(374.15℃，22.1MPa)的特殊状态下的水。超临界水的性质会发生极大的变化，其密度、介电常数、扩散系数以及热导率都不同于普通水。而且，有机物以及气体在超临界水中的溶解度显著提高。

超临界水氧化技术(SCWO技术)正是利用了水在超临界状态下所具有的特殊性质，使氧化剂和有机物完全溶解在超临界水中并发生均相的氧化反应，迅速、彻底的将有机物转化为无害的二氧化碳、氮气以及水等小分子化合物。与其他传统的高难度、难生化降解有机废水的处理技术相比，超临界水氧化技术具有以下优势：

1、氧化效率高，有机物的理论去除率可达99.9％以上；

2、反应时间短，设备结构简单，占地面积小；

3、有机物质量浓度达到3％后，系统能够实现自热。

超临界水氧化技术在国内外已经有所应用，但是当处理对象为石化污泥时，仍然存在几方面的问题需要解决，主要表现在：

虽然从理论上看，应用SCWO技术可以使有机废水(污泥)的COD去除率高达99.9％，但这个数据是在十分理想的反应环境下实现的，包括较高的氧化系数(3～10倍)，较高的反应条件(600～700℃，27～29MPa)，较长的反应停留时间(100～150s)。这样的话，系统管路的选材、氧气的供给量以及反应器的尺寸都要提高，这需要极高的提高成本来实现，SCWO技术处理污水的经济性将大打折扣。因此需要借助其他的污水处理手段辅助SCWO技术处理。

污泥中含有较多的易结焦的有机物，如果按传统的方法使用加热炉来对污泥给料进行预热，管子加热的温度极高，含水污泥中的有机物在高温壁面上有较高的结焦倾向。如果监测不及时，壁面发生结焦而造成壁温飞升，造成壁面超温爆管或者管内堵塞。

污泥的处理量较大时，整个系统流程较长，如果反应器入口温度不足需要补温时，如果使用燃气加热炉进行加热，无法控制加热量。如果使用电加热炉，电加热的启动时间较长，热惯性强，无法实现快速补热。因此需要一种能够控制加热功率同时快速补热的装置。

SCWO过程是一个放热反应过程，研究显示，当有机物质量浓度达到3％后，反应放出的热量足够预热进入反应器之前的物料。但是，由于SCWO反应是一个高温、高压、高氧含量的强腐蚀环境，对于系统内的设备选材要求极高，一般选择镍基合金作为反应器等核心设备的材料，镍基合金的价格较高，很多材料甚至尚未实现国产，因此会造成较高的先期投资。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种高浓度有机废水及污泥的近零排放处理系统及方法，本发明能够达标处理废料并进行有效的物质回收，解决腐蚀及盐沉积问题，提高经济性，实现近零排放。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高浓度有机废水及污泥的近零排放处理系统，包括废水输运单元、反应单元、供氧单元及后处理单元；

废水输运单元包括污泥储罐及污泥缓冲罐，在污泥储罐和污泥缓冲罐之间的管路上设有均质乳化泵；反应单元包括换热器及管式反应器，在污泥缓冲罐与换热器相连的管路上设有高压变频柱塞泵，换热器的管侧出口端与管式反应器的入口端相连，管式反应器的出口端与换热器的壳侧入口端相连；供氧单元与管式反应器相连；

后处理单元包括降压器、自清洗过滤器、气液分离器MVR结晶单元及深处理单元；换热器的壳侧出口端与降压器的入口端相连，降压器的出口端与自清洗过滤器的入口端相连，自清洗过滤器的洁净流体出口端与气液分离器相连，在气液分离器的顶部设有排气口，底部设有液体出口，气液分离器底部的液体出口端与MVR结晶单元的入口端相连，MVR结晶单元的出口端与深度处理单元的入口端相连。

所述供氧单元包括液氧储罐、低温液氧泵、液氧汽化器、氧气缓冲罐及加氧混合器；液氧储罐的出口端与低温液氧泵的入口端相连，低温液氧泵的出口端与液氧汽化器壳侧入口端相连，液氧汽化器的壳侧出口端与氧气缓冲罐的入口端相连，氧气缓冲罐的出口端与加氧混合器的入口端相连，加氧混合器与管式反应器的气体入口端相连。

深度处理单元(11)采用活性炭吸附装置、超滤装置或膜浓缩装置。