申请日2013.01.08
公开(公告)日2013.06.19
IPC分类号C02F1/20; C02F9/04
摘要
本发明公布了一种处理高毒高盐废水的方法，具体为利用超临界水彻底氧化废水中的有机物，并通过减压和加碱吹脱去除氨氮的方法。该方法具有反应停留时间短，节约能源，运行连续高效，结构简单，可自动控制的优点。
权利要求书
1.一种处理高毒高盐废水的方法，其特征在于所述废水依次经过超临界水氧化反应、减压、加碱和吹脱除氨氮处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法具体包括以下步骤：
(1)将高毒高盐有机废水输送到超临界水氧化反应釜，给所述反应釜加压，空气量过量1.5倍以上，同时开始加热超临界水氧化反应釜;
(2)在所述超临界水氧化反应系统进水连续，超临界水氧化反应釜加热到450℃以上，保持反应过程中的压力为18MPa～30.0Mpa;
(3)所述超临界水氧化反应釜的出水减压后，向排水中加入碱溶液，使pH值达到10以上;
(4)通入空气吹脱排出废水中的气态氨，空气量与废水体积比为100:1以上。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述超临界水氧化反应釜的每小时的进水量是所述反应釜容积的0.5～3倍。
说明书
一种处理高毒高盐废水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理高毒高盐废水的方法，具体地说，涉及一种利用超临界水彻底氧化废水中的有机物，并通过减压和加碱吹脱去除氨氮的方法。
背景技术
我国不断加快的工业化进程会产生大量的高盐、有毒的有机废水，主要集中在印染、造纸、化工、采油等行业。如果这些废水直接排放到环境中，废水中的盐以及难降解有机物可以导致土壤、地表水以及地下水的污染。高含盐有机废水是目前极难处理的工业废水之一，废水中盐分、有毒有机物对普通微生物有毒害作用，因而不适于常规的生物处理。面对越来越严格的法律法规，含盐有机废水处理受到极大的关注。
超临界水氧化(supercritical water oxidation，简称SCWO)技术是一种新型、绿色、高效的废水处理技术，该方法环境友好，用途广泛，处理有毒、难降解工业废水时有其独特的优势。在超临界状态下，温度和压力的升高使水的介电常数急剧降低，有机物可被迅速氧化成CO2、H2O、N2等小分子化合物，在较短的停留时间内达到理想的去除效果(99.9%以上)。大多数高浓度、难降解有机物经此技术处理后能够转化为可直接排放的液体、气体和固体，一般废水经处理后能达到回用水的要求。在相关有机废物的SCWO处理系统中，废水中的有机氮会分解成氨氮等无机氮，氨氮的浓度会比SCWO处理前还高。因此，处理系统出水中含盐量较高，尤其是氨氮的去除效果不理想，成为影响SCWO处理技术工业化的最大障碍之一。
氨氮处理技术主要有折点氯化法、吹脱法、选择性离子交换法、化学沉淀法及传统生物脱氮技术等。由于氨氮废水成分复杂，可生化性较差，使得传统的生物脱氮工艺脱氮效果不佳。同时，常规物化脱氮技术处理高氨氮废水在技术经济上仍存在不少问题，氨氮的去除达标往往成为处理这类高盐高毒有机废水废水的瓶颈。氮化合物进入水体环境后会造成水质的恶化，影响渔业、农业和城镇环境质量，进而影响人体健康。随着水质富营养化问题的日益严重以及人们对氨氮废水危害水环境认识的深入，废水处理中对氨氮的处理标准也日益严格。为此，经济有效地去除废水中的高氨氮成为处理高盐高毒有机废水成为关键问题。
发明内容
本发明针对常规的超临界水氧化处理系统难以降低废水中的含盐量、氨氮去除率较低的问题，提供一种既能彻底氧化有机污染物又能高效脱氮的方法。该方法具有反应停留时间短，节约能源，运行连续高效，结构简单，可自动控制的优点。
本发明通过以下技术方案实现：
一种利用超临界水氧化技术处理高毒高盐废水的方法，依次将废水经过超临界水氧化反应、减压、加碱和吹脱除氨氮处理。
具体包括以下步骤：
步骤一，将高毒高盐有机废水输送到超临界水氧化反应釜，开启氧压缩机为所述反应釜提供高压，空气量过量1.5倍以上，同时开始加热超临界水氧化反应釜;
步骤二，在所述超临界水氧化反应系统进水连续，超临界水氧化反应釜加热到450℃以上，保持反应过程中的压力为18MPa～30.0Mpa，使废水的COD大大降低可以达到排放标准;但此步骤中，废水里的有机氮会分解成氨氮等无机氮，氨氮的浓度会比SCWO处理前还高;
步骤三，超临界水氧化反应釜的出水减压后，溶解在进水中的CO2转换为气体从排气孔排出，溶液的pH值为7～9;向排水中加入碱溶液，使出水的pH值达到10以上，离子态氨转化为气态氨;
步骤四，通入空气进一步吹脱排出废水中的气态氨，空气量与废水体积比为100:1以上，从而使废水的COD和氨氮均达到排放标准。
优选地，超临界水氧化反应釜的每小时的进水量是超临界水氧化反应釜容积的0.5～3倍。
超临界水氧化法对高毒高盐废水中复杂有机污染物的降解，是利用在超临界状态下，有机物、O2或空气能够与水任意比互溶，超临界水黏度低、扩散性高，传递性能优良等性质，使废水中难降解有机物被彻底氧化成小分子产物CO2、H2O、N2，反应停留时间短，去除效果理想(99.9%以上)。同时，在超临界水中，无机盐对有机物的氧化过程影响较小，在无机盐水中的溶解度降低，但随着超临界水氧化排水过程中温度降低大部分无机盐会溶解回水中，随废水一起排出。因此，高毒高盐废水中可以采用超临界水氧化法处理。
与现有技术相比，本发明既可以高效处理难降解有机污染物，又可以大大降低处理系统出水中氨氮的浓度，实现了去除多种污染物的同步完成。此外，本发明为难处理的高含盐有机废水提供了一种能源消耗低、基建运行费用低廉且处理高效的理想方法，显著减小废中盐分、有毒有机物的毒害作用，达到了越来越严格的法律法规要求，应用前景广阔。并且该方法不易造成设备堵塞，具有节约能耗、成本低廉、运行连续高效、结构简单、可自动控制的优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
将COD为7000mg/L的高毒高盐有机废水通过输水管道输送到超临界水氧化反应釜，开启氧压缩机为所述反应釜提供高压，空气量过量1.5倍以上，在超临界水氧化反应系统进水连续，泵的流量为每小时进量是釜体积的3倍，超临界水氧化反应釜加热到450℃以上，保持反应过程中的压力为18.0MPa～20.0Mpa，废水的COD可以降低到50mg/L;但废水中氨氮182.1 mg/L。超临界水氧化反应釜的出水减压后溶解在进水中的CO2转换为气体从氨转化器的排气孔排出，溶液的pH值为7.85;每吨SCWO排水加入1mol/L的NaOH溶液3.36kg，使出水的pH值为10，离子态氨有效转化为气态氨，废水进一步通过空气吹脱排出水中的气态氨，曝气的空气量与废水体积比为100:1以上，氨氮降低到25.4 mg/L，从而使废水的COD和氨氮均达到排放标准。
实施例2
取COD浓度为7000mg/L高毒高盐有机废水，在超临界水氧化反应釜中加热到为450℃以上，压力为20.0MPa ~22.0Mpa，在超临界水氧化反应系统进水连续，泵的流量为每小时进是釜体积的3倍。开启氧压缩机为所述反应釜提供高压，空气量过量1.5倍以上。反应釜出水的COD为50 mg/L，氨氮浓度为175.5 mg/L，超临界水氧化反应釜的出水减压后溶解在进水中的CO2转换为气体从氨转化器的排气孔排出，溶液的pH值为8.23;每吨SCWO排水加入1mol/L的NaOH溶液6.70kg，使出水的pH值为12，离子态氨有效转化为气态氨，废水进一步通过空气吹脱排出水中的气态氨，曝气的空气量与废水体积比为150:1，氨氮降低到11.2 mg/L，高毒高盐有机废水出水的COD和氨氮均达标排放。
实施例3
处理COD为7000mg/L的高毒高盐有机废水，由输水管道输送到超临界水氧化反应釜，开启氧压缩机为所述反应釜提供高压，空气量过量1.5倍以上，在超临界水氧化反应系统进水连续，泵的流量为每小时进量是釜体积的3倍，超临界水氧化反应釜加热到450℃以上，保持反应过程中的压力为20.0MPa～22.0Mpa，废水的COD可以降低到42mg/L;但废水中氨氮168.0 mg/L。超临界水氧化反应釜的出水减压后溶解在进水中的CO2转换为气体从氨转化器的排气孔排出，溶液的pH值为8.36;每吨SCWO排水加入1mol/L的NaOH溶液38.70kg，使出水的pH值为13，离子态氨有效转化为气态氨，废水进一步通过空气吹脱排出水中的气态氨，曝气的空气量与废水体积比为300:1以上，氨氮降低到4.8mg/L，此时使废水的COD和氨氮的去除效果都较为理想。