一種亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法。本發(fā)明工藝如下：（1）亞臨界水氧化法前處理：嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)亞臨界水氧化反應(yīng)壓力范圍5～12MPa、溫度范圍150～240℃，降解廢水中的有毒有機(jī)物；（2）生化法后處理：步驟（1）所得液相水進(jìn)入生化處理設(shè)備進(jìn)行生化法處理，即得可完全達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)廢水。本發(fā)明通過降低反應(yīng)溫度和壓力至特定范圍內(nèi)，既可大幅度減輕酸腐蝕程度，又可高效去除廢水中的有毒有機(jī)物，消除廢水毒性，并保留一定生化活性，結(jié)合后續(xù)生化處理即可實現(xiàn)廢水完全達(dá)標(biāo)排放。
【專利說明】一種亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理高濃度難降解工業(yè)有機(jī)廢水的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)廢水中有很大部分是高濃度難降解難處理廢水，必須與其他低濃度廢水如清洗廢水、生活廢水等分別處理。利用微生物作用的生化處理技術(shù)目前已在廢水處理領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用，主要包括活性污泥法、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤法、塔式生物濾池處理法等，但由于廢水中的毒性(主要為有毒有機(jī)物)在前處理技術(shù)中往往得不到有效去除，影響了生化活性，只能用水進(jìn)行幾十倍稀釋，但廢水中的毒性始終存在，不僅造成水資源的大量損耗流失，還嚴(yán)重污染了地下水環(huán)境。
[0003]超臨界水氧化(Supercritical Water Oxidation, SCW0)即在溫度、壓力高于水的臨界溫度(374.2°C)、臨界壓力(22.05MPa)條件下，利用超臨界水的特異性質(zhì)，使有機(jī)物在超臨界水中均相條件下發(fā)生氧化、水解、熱解等反應(yīng)，生成以H2、C0、CH4為主的可燃性氣態(tài)產(chǎn)品，反應(yīng)速率很快，甚至短于lmin，炭類有機(jī)物在超臨界水氧化反應(yīng)過程中被完全氧化成二氧化碳和水，含氮元素的有機(jī)化合物氧化成N2、N2O等無害物質(zhì)，鹵素原子轉(zhuǎn)化成鹵化物離子，硫和磷分別轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和磷酸鹽等鹽類，氮轉(zhuǎn)化為硝酸根和亞硝酸根離子或氮氣，因此，超臨界水氧化技術(shù)有望成為一種新型高效的高濃度難降解有機(jī)廢水處理手段，并具有綠色環(huán)保、節(jié)能降耗等 優(yōu)點。
[0004]但超臨界水氧化技術(shù)處理工業(yè)污水當(dāng)前所面臨的一個嚴(yán)峻問題是，由于工業(yè)廢水約含有50%的氯化物，在超臨界水氧化的高溫高壓氧化反應(yīng)過程中將產(chǎn)生大量的酸性物質(zhì)，具有極強(qiáng)的腐蝕性，腐蝕速率快，嚴(yán)重腐蝕金屬材質(zhì)的設(shè)備裝置，導(dǎo)致設(shè)備毀壞，甚至引發(fā)爆炸，而目前尚無金屬材料能很好地耐受這種腐蝕危害?；谏鲜鲫P(guān)鍵因素，超臨界水氧化技術(shù)在污水處理領(lǐng)域尚未得到產(chǎn)業(yè)化推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有廢水處理技術(shù)中設(shè)備嚴(yán)重酸腐蝕這個迫在眉睫的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法。該方法采用亞臨界水氧化法處理前處理工業(yè)廢水，通過降低反應(yīng)溫度和壓力至特定范圍內(nèi)，既可大幅減輕酸腐蝕程度，又可高效去除廢水中的有毒有機(jī)物，消除毒性，并保留一定生化活性，結(jié)合后續(xù)生化處理即可實現(xiàn)廢水完全達(dá)標(biāo)排放。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]一種亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法，包括如下工序:
[0008]( I)亞臨界水氧化法前處理:
[0009]將過濾工業(yè)廢水加壓并預(yù)熱，與氧氣或空氣混合進(jìn)入反應(yīng)器發(fā)生亞臨界水氧化反應(yīng)，嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)壓力5~12MPa、溫度150~240°C，降解所述廢水中的有毒有機(jī)物；反應(yīng)后流體經(jīng)換熱器換熱、冷卻器冷卻，降壓至OMPa后進(jìn)入氣液分離器，所得液相水和氣相氣體產(chǎn)物分別由該分離器底部和頂部排出；
[0010](2)生化法后處理:步驟(1)所得液相水進(jìn)入生化處理設(shè)備進(jìn)行生化法處理，即得可完全達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)廢水。
[0011]其進(jìn)一步的技術(shù)方案為:
[0012]步驟(1)所述氧氣或空氣由空氣壓縮機(jī)提供。
[0013]步驟(1)所述反應(yīng)器選用鈦不銹鋼材料。[0014]步驟(1)中，可以選用比較廉價有效的稀土類催化劑，既可降低反應(yīng)溫度和壓力，還可加快所述亞臨界水氧化反應(yīng)。
[0015]步驟(1)中，所述亞臨界水氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量通過換熱器換熱，用于預(yù)熱輸送入該換熱器內(nèi)的廢水，剩余熱量還可由廢熱鍋爐利用。
[0016]步驟(1)中，在所述壓力(5~12MPa)和溫度(150~240°C )范圍內(nèi)，升高壓力，可適當(dāng)降低溫度。
[0017]步驟(1)中，不能溶解于亞臨界水氧化狀態(tài)的無機(jī)鹽類沉淀析出得以分離。廢水中的重金屬大多包含在無機(jī)鹽內(nèi)，因此還可從無機(jī)鹽中提取出重金屬。
[0018]步驟(2)中，所述生化法主要為微生物生化法，包括活性污泥法、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤、塔式生物濾池處理法等。一般工業(yè)廢水或污水處理廠均配備有生化處理相關(guān)設(shè)備，不需另行投資。
[0019]本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果:
[0020]本發(fā)明針對超臨界水氧化技術(shù)處理工業(yè)廢水過程中存在的設(shè)備嚴(yán)重酸腐蝕問題，創(chuàng)造性地采用亞臨界水氧化技術(shù)作為前處理手段，降低溫度和壓力至特定范圍內(nèi)(壓力5~12MPa，溫度150~240°C，在上述范圍內(nèi)，升高壓力，可適當(dāng)降低溫度)，在該條件下，腐蝕方式由晶間局部腐蝕轉(zhuǎn)變?yōu)槿g，從而大幅度減輕了氯化物對設(shè)備的酸腐蝕程度，同時高效去除工業(yè)廢水中的有毒有機(jī)物(C0D去除率可達(dá)90%)，消除廢水毒性并保留一定活性，后續(xù)聯(lián)合生化法處理即可實現(xiàn)完全達(dá)標(biāo)排放，無需大量稀釋水，大大節(jié)省了水資源；使用相對廉價的稀土類催化劑，既能降低溫度壓力，還可加快反應(yīng)速率，從而進(jìn)一步減輕腐蝕。同超臨界水氧化技術(shù)一樣，本發(fā)明亞臨界水氧化工藝能產(chǎn)生大量熱量、水、二氧化碳及其他副產(chǎn)物(化工原料，金屬、非金屬資源)，均可得到有效回收利用。本發(fā)明工藝投資成本相對較低，處理效果好，生產(chǎn)效率高，綠色環(huán)保，節(jié)能減耗，易于大規(guī)模推廣和應(yīng)用，一旦投入使用，可以預(yù)期將對水污染控制和環(huán)境保護(hù)帶來巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實施例亞臨界水氧化反應(yīng)裝置，其中，1:廢水儲罐、2:加壓泵、3:換熱器、4:混合器、5:鈦不銹鋼反應(yīng)器、6:空氣壓縮機(jī)、7:氣液分離器、8:加熱器、9:冷卻器。
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖，并通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體說明。
[0023]實施例1
[0024]本實施例工業(yè)廢水處理工藝如下:[0025]( I)亞臨界水氧化法前處理:
[0026]工業(yè)廢水由廢水儲罐I泵出，過濾后經(jīng)加壓泵2加壓，再經(jīng)換熱器3預(yù)熱，流入混合器4與空氣壓縮機(jī)6提供的氧氣混合，進(jìn)入鈦不銹鋼反應(yīng)器5發(fā)生亞臨界水氧化反應(yīng)，通過加熱器8控制反應(yīng)器5內(nèi)的壓力為5MPa、溫度為240°C，降解所述廢水中的有毒有機(jī)物；反應(yīng)后的流體經(jīng)換熱器3換熱，用于預(yù)熱輸送入換熱器5內(nèi)的廢水，再經(jīng)冷卻器9降溫，降壓至OMPa后進(jìn)入氣液分離器7，所得液相水和氣相氣體產(chǎn)物分別由該分離器底部和頂部排出；不溶于亞臨界水氧化狀態(tài)的無機(jī)鹽類物質(zhì)在反應(yīng)器5內(nèi)另行沉淀析出得以分離。檢測表明，經(jīng)步驟(1)處理后廢水COD去除率達(dá)89%，水無任何氣味，色度去除率達(dá)100%。
[0027](2)生化法后處理:步驟(1)所得液相水進(jìn)入微生物生化處理設(shè)備(生物轉(zhuǎn)盤)進(jìn)行后續(xù)生化處理，經(jīng)檢測處理后廢水即可完全達(dá)標(biāo)排放。
[0028]實施例2
[0029]( I)亞臨界水氧化法前處理: [0030]工業(yè)廢水由廢水儲罐I泵出，過濾后經(jīng)加壓泵2加壓，再經(jīng)換熱器3預(yù)熱，流入混合器4與空氣壓縮機(jī)6提供的氧氣混合，進(jìn)入鈦不銹鋼反應(yīng)器5發(fā)生亞臨界水氧化反應(yīng)，通過加熱器8控制反應(yīng)器5內(nèi)的壓力為8MPa、溫度為180°C，降解所述廢水中的有毒有機(jī)物；反應(yīng)后的流體經(jīng)換熱器3換熱，用于預(yù)熱輸送入換熱器5內(nèi)的廢水，再經(jīng)冷卻器9降溫，降壓至OMPa后進(jìn)入氣液分離器7，所得液相水和氣相氣體產(chǎn)物分別由該分離器底部和頂部排出；不溶于亞臨界水氧化狀態(tài)的無機(jī)鹽類物質(zhì)在反應(yīng)器5內(nèi)另行沉淀析出得以分離。檢測表明，經(jīng)步驟(1)處理后廢水COD去除率達(dá)89.5%，水無任何氣味，色度去除率達(dá)100%。
[0031](2)生化法后處理:步驟(1)所得液相水進(jìn)入微生物生化處理設(shè)備(生物轉(zhuǎn)盤)進(jìn)行后續(xù)生化處理，經(jīng)檢測處理后廢水即可完全達(dá)標(biāo)排放。
[0032]實施例3
[0033]( I)亞臨界水氧化法前處理:
[0034]工業(yè)廢水由廢水儲罐I泵出，過濾后經(jīng)加壓泵2加壓，再經(jīng)換熱器3預(yù)熱，流入混合器4與空氣壓縮機(jī)6提供的氧氣混合，進(jìn)入鈦不銹鋼反應(yīng)器5發(fā)生亞臨界水氧化反應(yīng)，通過加熱器8控制反應(yīng)器5內(nèi)的壓力為12MPa、溫度為150°C，降解所述廢水中的有毒有機(jī)物；反應(yīng)后的流體經(jīng)換熱器3換熱，用于預(yù)熱輸送入換熱器5內(nèi)的廢水，再經(jīng)冷卻器9降溫，降壓至OMPa后進(jìn)入氣液分離器7，所得液相水和氣相氣體產(chǎn)物分別由該分離器底部和頂部排出；不溶于亞臨界水氧化狀態(tài)的無機(jī)鹽類物質(zhì)在反應(yīng)器5內(nèi)另行沉淀析出得以分離。檢測表明，經(jīng)步驟(1)處理后廢水COD去除率達(dá)90%，水無任何氣味，色度去除率達(dá)100%。
[0035](2)生化法后處理:步驟(1)所得液相水進(jìn)入微生物生化處理設(shè)備(生物轉(zhuǎn)盤)進(jìn)行后續(xù)生化處理，經(jīng)檢測處理后廢水即可完全達(dá)標(biāo)排放。
[0036]以上實施例所涉及生產(chǎn)設(shè)備均為本領(lǐng)域常規(guī)設(shè)備。
[0037]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例。可以理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于包括如下工序: (1)亞臨界水氧化法前處理: 將過濾工業(yè)廢水加壓并預(yù)熱，與氧氣或空氣混合進(jìn)入反應(yīng)器發(fā)生亞臨界水氧化反應(yīng)，嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)壓力5~12MPa、溫度150~240°C，降解所述廢水中的有毒有機(jī)物；反應(yīng)后流體經(jīng)換熱器換熱、冷卻器冷卻，降壓至OMPa后進(jìn)入氣液分離器，所得液相水和氣相氣體產(chǎn)物分別由該分離器底部和頂部排出； (2)生化法后處理:步驟(1)所得液相水進(jìn)入生化處理設(shè)備進(jìn)行生化法處理，即得可完全達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)廢水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于:步驟(1)所述氧氣或空氣由空氣壓縮機(jī)提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于:步驟(1)所述反應(yīng)器選用鈦不銹鋼材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于:步驟(1)中，采用稀土類催化劑以降低反應(yīng)溫度和壓力，并加快所述亞臨界水氧化反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于:步驟(1)中，所述亞臨界水氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量通過換熱器換熱，用于預(yù)熱輸送入該換熱器內(nèi)的廢水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于:步驟(1)中，在所述壓力和溫度范圍內(nèi)，壓力升高，溫度降低。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于:步驟(1)中，不能溶解于亞臨界水氧化狀態(tài)的無機(jī)鹽類另行沉淀析出得以分離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述亞臨界水氧化法結(jié)合生化法處理工業(yè)廢水的方法，其特征在于:步驟(2)中，所述生化法為微生物生化法，其包括活性污泥法、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤、塔式生物濾池處理法。
【文檔編號】C02F1/72GK103723895SQ201410032307
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】戴均和 申請人:戴均和