申请日2014.01.23
公开(公告)日2014.04.23
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明公开一种超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法。本发明先期采用超临界二氧化碳萃取分离技术萃取所述工业废水中的氯化物，后续采用超临界水氧化技术降解除去其中的有毒有机物，通过温度、压力等关键工艺参数的优化和控制，结合吸附技术，其氯化物萃取率几近100%，COD去除率可达99.99%，既彻底解决了氯化物的酸性腐蚀难题，又能高效降解去除工业废水中的有毒有机物，反应副产物如萃取物、反应产热、水和二氧化碳等气体均能得到有效回收再利用，处理成本低，生产效率高，可实现全程连续处理自动控制，有望使超临界水氧化技术在污水处理领域的产业化大规模推广及应用成为现实。
权利要求书
1.一种超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法，其特征在于先采用超临界二氧化碳萃取分离技术萃取所述工业废水中的氯化物，再采用超临界水氧化技术降解除去其中的有毒有机物。
2.根据权利要求1所述超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法，其特征在于具体包括如下步骤：
(1)前处理：超临界二氧化碳萃取分离氯化物
将二氧化碳加压至15～20MPa，加热至40～80℃状态，从底部进入萃取釜与其中的待处理工业废水充分接触，选择性萃取出氯化物成分;经减压阀降压至0MPa，氯化物成分在二氧化碳流体中的溶解度急剧下降而解析出，进入分离釜，得到萃取物氯化物成分和二氧化碳流体，所述氯化物成分由分离釜底部回收，所述二氧化碳流体冷凝成液体后再循环使用;
(2)后处理：超临界水氧化降解有毒有机物
回收步骤(1)中已萃取氯化物的废水，经高压泵加压至28～38MPa，经预热器预热至300～360℃，与氧气混合后进入反应器发生超临界水氧化反应，控制反应温度500～700℃，反应压力28～38MPa，降解所述废水中的有毒有机物，反应后流体经冷却器冷却，再经减压阀减压至0MPa进入气液分离器，液相清洁水和气相气体产物分别由该分离器底部和顶部排出。
3.根据权利要求2所述超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法，其特征在于：步骤(1)还包括利用吸附剂吸附萃取物的步骤。
4.根据权利要求2所述超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法，其特征在于：步骤(1)中，还同时萃取出工业废水中的有机硫化合物。
5.根据权利要求2所述超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法，其特征在于：步骤(2)中，反应过程产生的热量一部分通过热交换器换热，用于加热输送入所述热交换器内的废水，同时达到自身降温的目的，剩余热量由废热锅炉利用。
6.根据权利要求2所述超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述液相清洁水和气相气体产物 均被回收再利用。
7.根据权利要求2所述超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法，其特征在于：步骤(2)中，不能溶解于超临界水氧化状态的无机盐类沉淀析出得以分离。
说明书
一种超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及利用超临界二氧化碳萃取分 离技术和超临界水氧化技术联合处理工业废水的方法。
背景技术
超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，SCWO)即在温度、压力高 于水的临界温度(374.2℃)、临界压力(22.05MPa)条件下，利用超临界水的 特异性质，使有机物在超临界水中均相条件下发生氧化、水解、热解等反应， 生成以H2、CO、CH4为主的可燃性气态产品，反应速率很快，甚至短于1min， 碳类有机物在超临界水氧化反应过程中被完全氧化成二氧化碳和水，含氮元素 的有机化合物氧化成N2、N2O等无害物质，卤素原子转化成卤化物离子，硫 和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐等盐类，氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或氮 气，因此，超临界水氧化技术有望成为一种新型高效的高浓度难降解有机废水 处理手段，并具有绿色环保、节能降耗等优点。
但超临界水氧化技术处理工业污水当前所面临的一个严峻问题是，由于工 业废水约含有50%的氯化物，在超临界水氧化的高温高压氧化反应过程中将产 生大量的酸性物质，具有极强的腐蚀性，腐蚀速率快，严重腐蚀设备装置的金 属材料，导致设备毁坏，甚至引发爆炸，而目前尚无金属材料能很好地耐受这 种腐蚀危害，基于上述关键因素，超临界水氧化技术在污水处理领域尚未得到 产业化推广和应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种超临界二氧化碳 萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法。本发明方法氯化物萃取效 率高，既能有效避免氯化物在临界水氧化高温高压氧化条件下的严重腐蚀危 害，又能高效降解去除工业废水中的有毒有机物，生产效率高，可实现全程连 续处理自动控制。
本发明的技术方案如下：
一种超临界二氧化碳萃取分离和超临界水氧化联合处理工业废水的方法， 先采用超临界二氧化碳萃取分离技术萃取所述工业废水中的氯化物，再采用超 临界水氧化技术降解除去其中的有毒有机物。
具体包括如下步骤：
(1)前处理：超临界二氧化碳萃取分离氯化物
将二氧化碳加压至15～20MPa，加热至40～80℃状态，从底部进入萃取釜 与其中的待处理工业废水充分接触，选择性萃取出氯化物成分;经减压阀降压 至0MPa，氯化物成分在二氧化碳流体中的溶解度急剧下降而解析出，进入分 离釜，得到萃取物氯化物成分和二氧化碳流体，所述氯化物成分由分离釜底部 回收，所述二氧化碳流体冷凝成液体后再循环使用;
(2)后处理：超临界水氧化降解有毒有机物
回收步骤(1)中已萃取氯化物的废水，经高压泵加压至28～38MPa，经预 热器预热至300～360℃，与氧气混合后进入反应器发生超临界水氧化反应，控 制反应温度500～700℃，反应压力28～38MPa，降解所述废水中的有毒有机物， 反应后流体经冷却器冷却，再经减压阀减压至0MPa进入气液分离器，液相清 洁水和气相气体产物分别由该分离器底部和顶部排出;
其进一步的技术方案为：
步骤(1)还包括利用吸附剂吸附萃取物的步骤。
步骤(1)中，还同时萃取工业废水中的有机硫化合物。
步骤(2)中，反应过程产生的热量一部分通过热交换器换热，用于加热 输送入所述热交换器内的废水，同时达到自身降温的目的，剩余热量由废热锅 炉利用。
步骤(2)中，所述液相清洁水和气相气体产物均被回收再利用。
步骤(2)中，不能溶解于超临界水氧化状态的无机盐类沉淀析出得以分 离。
本发明具有如下有益技术效果：
本发明将超临界二氧化碳萃取技术作为前处理工序与超临界水氧化技术 联合应用于工业废水的处理，首先以超临界二氧化碳流体作为溶剂萃取工业废 水中的氯化物等腐蚀性物质，再通过超临界水氧化除去废水中的有毒有机物; 本发明反应灵敏度极高，通过温度、压力等关键工艺参数的优化和控制，结合 吸附技术，其氯化物萃取率几近100%，COD去除率可达99.99%，既彻底解 决了氯化物的酸性腐蚀难题，又能高效降解去除工业废水中的有毒有机物，反 应副产物如萃取物、反应产热、水和二氧化碳等气体均能得到有效回收再利用， 处理成本低，生产效率高，可实现全程连续处理自动控制，有望使超临界水氧 化技术在污水处理领域的产业化大规模推广及应用成为现实，一旦投入使用， 可以预期将对水污染控制和环境保护带来巨大的社会和经济效益。