高濃度難降解工業(yè)廢水超臨界水氧化治理成套技術(shù)與裝備
超臨界水氧化技術(shù)是用于高濃度難降解有毒有機廢水深度處理的一種高效技術(shù)。所用的氧化劑可以是純氧氣、空氣或過氧化氫等。其工藝流程如圖所示。用高壓泵將廢水打入熱交換器,廢水從換熱器內(nèi)管束中通過,之后進(jìn)入緩沖罐內(nèi),同時啟動氧氣壓縮機,將氧氣打入氧氣緩沖罐內(nèi)。廢水與氧氣在管道內(nèi)混合之后進(jìn)入反應(yīng)器,在超臨界條件下,廢水中的碳?xì)浠衔锉谎趸纸獬蔁o害的CO2、H2O;含氮化合物被分解成N2等無害氣體;S、P等元素則生成無機鹽。由于氣體在超臨界水中的溶解度極高,在反應(yīng)器中成為均一相,從反應(yīng)器頂部排出;無機鹽等固體顆粒在超臨界水中的溶解度極低,沉淀于反應(yīng)器底部。超臨界水與氣體的混合流體通過熱交換器冷卻后進(jìn)入氣液分離器進(jìn)行分離。與常規(guī)的水處理技術(shù)相比,本技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性:(1)氧化效率高,處理徹底,水溶液中有機物的去除率可達(dá)99.99%以上;(2)反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行,密封條件極好,有利于有毒、有害物質(zhì)的氧化處理;(3)不產(chǎn)生二次污染,處理后的水直接排放或完全回用,節(jié)約了資源和能源;(4)應(yīng)用范圍廣,幾乎對所有有機污染物均可進(jìn)行氧分分解;(6)由于均相反應(yīng)停留時間短,反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單,使用較小體積的反應(yīng)器就可處理較大流量的有機污染物,有利于工業(yè)運行。應(yīng)用本技術(shù)時,需消耗一定的能量以加熱廢水及驅(qū)動高壓泵,但廢水中的含能物質(zhì)COD在超臨界狀態(tài)下發(fā)生氧化反應(yīng)時會放出一定的熱量,為了降低過程的運行成本,本技術(shù)的應(yīng)用與否取決于廢水的COD濃度。研究表明,如果廢水的COD小于30000 mg/L時,應(yīng)用本技術(shù)時的運行成本較高,將達(dá)到150元/噸廢水左右;如果廢水的COD濃度為30000~45000 mg/L時,考慮到熱量回收,其運行成本接近零;如果廢水的COD濃度高于50000 mg/L時,考慮熱量回收的價值,此時的運行成本將為“負(fù)值”,即在盈利狀態(tài)下運行。這也是本技術(shù)與傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的最大區(qū)別:傳統(tǒng)技術(shù)要求廢水的污染越低越好,而本技術(shù)恰好相反,廢水越污越好。采用本技術(shù)存在的最大問題在于過程中產(chǎn)生的腐蝕與鹽堵問題。針對這種情況,我們進(jìn)行了新型反應(yīng)器的開發(fā)并申報了國家發(fā)明專利。目前,本技術(shù)已申請國家發(fā)明專利5項,獲授權(quán)一項。本技術(shù)適用于高濃度難降解有毒有機工業(yè)廢水,可廣泛應(yīng)用于化工、石油煉制、紡織印染、造紙、醫(yī)藥等行業(yè)。
南京工業(yè)大學(xué)
2021-04-13