申请日2018.04.12
公开(公告)日2019.01.18
IPC分类号C02F1/72; C02F101/38
摘要
本实用新型公开了一种含氮有机废水处理装置，包括物料输运系统、换热系统、超临界水氧化反应系统及冷却降压系统，物料输运系统通过管网与换热系统连接，换热系统通过管网与超临界水氧化反应系统及冷却降压系统连接。本实用新型首先对反应系统进行预热，预热温度较低，缓解了预热系统中的设备腐蚀和盐沉积，并保证了顽固中间产物氨氮在局部高温中的高效氧化分解;另外还采用三级入射甲醇的方式，第一级入射甲醇起到辅热作用，后两级入射甲醇作为废水超临界水氧化反应的共氧化促进剂，保证了活性自由基的持续供给，进一步促进含氮有机废水中氮元素及有机碳的高效、彻底降解，大大缩短反应时间，降低反应器材料消耗及成本。
权利要求书
1.一种含氮有机废水处理装置，其特征在于，包括依次通过管网连接的物料输运系统(1)、换热系统(2)和超临界水氧化反应系统(3)，所述换热系统(2)还通过管网连接冷却降压系统(4)，所述物料输运系统(1)包括依次排列的废液输运管线(101)、甲醇输运管线(102)及氧化剂输运管线(103)，三个所述输运管线分别通过管道连接换热系统(2)。
2.根据权利要求1所述的一种含氮有机废水处理装置，其特征在于，所述废液输运管线(101)包括废液储料罐(5)，所述废液储料罐(5)的出口通过管道连接高压物料泵(6)的进口，所述废液储料罐(5)与高压物料泵(6)之间设置有流量计，所述高压物料泵(6)上设置有压力表;
所述甲醇输运管线(102)包括甲醇储罐(7)，所述甲醇储罐(7)的出口通过管道连接高压甲醇泵(8)的进口，所述甲醇储罐(7)与高压甲醇泵(8)之间设置有流量计，所述高压甲醇泵(8)上设置有压力表;
每个所述流量计和每个所述压力表均设置有对应的控制阀;
所述氧化剂输运管线(103)包括液氧储罐(9)，所述液氧储罐(9)通过管道连接高压液氧泵(10)，所述液氧储罐(9)和高压液氧泵(10)之间设置有若干个控制阀;
所述高压物料泵(6)、高压甲醇泵(8)、高压液氧泵(10)分别通过管道连接所述换热系统(2)。
3.根据权利要求2所述的一种含氮有机废水处理装置，其特征在于，所述换热系统(2)包括废液预热器Ⅰ(11)，所述废液预热器Ⅰ(11)的冷流体出口通过管道连接废液预热器Ⅱ(12)的冷流体进口，所述废液预热器Ⅱ(12)的热流体出口通过管道连接甲醇预热器(13)的热流体进口，所述甲醇预热器(13)的热流体出口通过管道连接废液预热器Ⅰ(11)的热流体进口，所述废液预热器Ⅰ(11)的热流体出口通过管道连接液氧预热器(14)的热流体进口;
所述废液预热器Ⅰ(11)的冷流体进口通过管道与高压物料泵(6)的出口连接，所述甲醇预热器(13)的冷流体进口通过管道与高压甲醇泵(8)的出口连接，所述液氧预热器(14)的冷流体进口通过管道与高压液氧泵(10)的出口连接，所述高压液氧泵(10)与液氧预热器(14)之间设置流量控制阀，所述流量控制阀连接流量计;所述液氧预热器(14)还分别通过管道连接超临界水氧化反应系统(3)及冷却降压系统(4)。
4.根据权利要求3所述的一种含氮有机废水处理装置，其特征在于，所述超临界水氧化反应系统(3)包括管式反应器(15)，管式反应器(15)一端设置有始端进口(26)，另一端设置有末端出口(27)，沿着管式反应器(15)长度方向在其1/5长度处相对设置有甲醇进口Ⅰ(28)和氧气进口Ⅰ(30)，在其2/5长度处相对设置有甲醇进口Ⅱ(29)和氧气进口Ⅱ(31);管式反应器(15)外壁面上设置有金属电阻，管式反应器(15)外壁上通过导线(16)连接电源(17)，所述电源(17)用于加热管式反应器(15)上的金属电阻;
所述末端出口(27)通过管道连接废液预热器Ⅱ(12)的热流体进口，所述末端出口(27)与废液预热器Ⅱ(12)之间依次设置有温度测量仪和流量计，所述废液预热器Ⅱ(12)的冷流体出口通过管道连接所述始端进口(26);
所述甲醇预热器(13)的冷流体出口分别通过管道连接始端进口(26)、甲醇进口Ⅰ(28)和甲醇进口Ⅱ(29)，所述甲醇预热器(13)与始端进口(26)之间设置有甲醇流量调节阀Ⅰ(20)，所述甲醇预热器(13)与甲醇进口Ⅱ(29)之间设置有甲醇流量调节阀Ⅱ(21);甲醇流量调节阀Ⅰ(20)和甲醇流量调节阀Ⅱ(21)均连接有流量计;
所述液氧预热器(14)通过管道连接氧气收集器(22)，所述液氧预热器(14)和氧气收集器(22)之间设置有温度测量仪;所述氧气收集器(22)分别通过管道连接始端进口(26)、氧气进口Ⅰ(30)和氧气进口Ⅱ(31)，所述氧气收集器(22)与始端进口(26)之间设置有氧气流量调节阀Ⅰ(23)，所述氧气收集器(22)与氧气进口Ⅰ(30)之间设置有氧气流量调节阀Ⅱ(24)，所述氧气收集器(22)与氧气进口Ⅱ(31)之间设置有氧气流量调节阀Ⅲ(25)，所述氧气流量调节阀Ⅰ(23)、氧气流量调节阀Ⅱ(24)和氧气流量调节阀Ⅲ(25)均连接有流量计。
5.根据权利要求3所述的一种含氮有机废水处理装置，其特征在于，所述冷却降压系统(4)包括取热器(18)，所述取热器(18)的热流体出口通过管道连接背压阀(19)的进口，所述取热器(18)的热流体进口通过管道与所述液氧预热器(14)的热流体出口相连。
说明书
一种含氮有机废水处理装置
技术领域
本实用新型属于环境保护与有机废水无害化处理装置技术领域，具体涉及一种含氮有机废水处理装置。
背景技术
超临界水(Supercritical water，简称SCW)被定义为温度和压力均高于其临界值状态的水(Tc=647K，Pc=22.1MPa)，以其独特的物理性质，作为一种低粘度、低介电常数、低离子积的反应介质，使有机物与氧化剂完全溶解于其中而发生快速、彻底的均相反应，消除了相界面对传热传质的相间阻力。另外超临界水的高扩散率及高温条件，进一步促进了有机物在其中快速高效的氧化分解反应。因此超临界水氧化技术(SCWO)作为一种新颖的有机废物处理技术可以有效地实现高浓度有机废水高效、彻底的无害化处理，已成功应用于很多顽固有机污染物的处理中。
其中，广受关注的一种有机废物是含氮有机废水，如垃圾渗滤液、煤气化废水等，针对含氮有机物SCWO反应的研究提出，氨是含氮化合物反应过程中产生的中间产物，但是氨的性质稳定，在无催化剂时，若反应温度小于640℃，氨几乎不被分解。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种含氮有机废水处理装置，解决了现有超临界水氧化技术对含氮有机废水处理过程中存在的中间产物氨分解不完全的问题。
本实用新型所采用的技术方案是，一种含氮有机废水处理装置，包括依次通过管网连接的物料输运系统、换热系统和超临界水氧化反应系统，换热系统还通过管网连接冷却降压系统，物料输运系统包括依次排列的废液输运管线、甲醇输运管线及氧化剂输运管线，三个输运管线分别通过管道连接换热系统。
本实用新型的特点还在于：
废液输运管线包括废液储料罐，废液储料罐的出口通过管道连接高压物料泵的进口，废液储料罐与高压物料泵之间设置有流量计，高压物料泵上设置有压力表;
甲醇输运管线包括甲醇储罐，甲醇储罐的出口通过管道连接高压甲醇泵的进口，甲醇储罐与高压甲醇泵之间设置有流量计，高压甲醇泵上设置有压力表;
每个流量计和每个压力表均设置有对应的控制阀;
氧化剂输运管线包括液氧储罐，液氧储罐通过管道连接高压液氧泵，液氧储罐和高压液氧泵之间设置有若干个控制阀;
高压物料泵、高压甲醇泵、高压液氧泵分别通过管道连接换热系统。
换热系统包括废液预热器Ⅰ，废液预热器Ⅰ的冷流体出口通过管道连接废液预热器Ⅱ的冷流体进口，废液预热器Ⅱ的热流体出口通过管道连接甲醇预热器的热流体进口，甲醇预热器的热流体出口通过管道连接废液预热器Ⅰ的热流体进口，废液预热器Ⅰ的热流体出口通过管道连接液氧预热器的热流体进口;
废液预热器Ⅰ的冷流体进口通过管道与高压物料泵的出口连接，甲醇预热器的冷流体进口通过管道与高压甲醇泵的出口连接，液氧预热器的冷流体进口通过管道与高压液氧泵的出口连接，高压液氧泵与液氧预热器之间设置流量控制阀，流量控制阀连接流量计;液氧预热器还分别通过管道连接超临界水氧化反应系统及冷却降压系统。
超临界水氧化反应系统包括管式反应器，管式反应器一端设置有始端进口;另一端设置有末端出口，沿着管式反应器长度方向在其1/5长度处相对设置有甲醇进口Ⅰ和氧气进口Ⅰ，在其2/5长度处相对设置有甲醇进口Ⅱ和氧气进口Ⅱ;管式反应器外壁面上设置有金属电阻，管式反应器外壁上通过导线连接电源，电源用于加热管式反应器上的金属电阻;
末端出口通过管道连接废液预热器Ⅱ的热流体进口，末端出口与废液预热器Ⅱ之间依次设置有温度测量仪和流量计，废液预热器Ⅱ的冷流体出口通过管道连接始端进口;
甲醇预热器的冷流体出口分别通过管道连接始端进口、甲醇进口Ⅰ和甲醇进口Ⅱ，甲醇预热器与始端进口之间设置有甲醇流量调节阀Ⅰ，甲醇预热器与甲醇进口Ⅱ之间设置有甲醇流量调节阀Ⅱ;甲醇流量调节阀Ⅰ和甲醇流量调节阀Ⅱ均连接有流量计;
液氧预热器通过管道连接氧气收集器，液氧预热器和氧气收集器之间设置有温度测量仪;氧气收集器分别通过管道连接始端进口、氧气进口Ⅰ和氧气进口Ⅱ，氧气收集器与始端进口之间设置有氧气流量调节阀Ⅰ，氧气收集器与氧气进口Ⅰ之间设置有氧气流量调节阀Ⅱ，氧气收集器与氧气进口Ⅱ之间设置有氧气流量调节阀Ⅲ，氧气流量调节阀Ⅰ、氧气流量调节阀Ⅱ和氧气流量调节阀Ⅲ均连接有流量计。
冷却降压系统包括取热器，取热器的热流体出口通过管道连接背压阀的进口，取热器的热流体进口通过管道与液氧预热器的热流体出口相连。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用三级入射甲醇的方式，第一级入射管式反应器的甲醇起到辅热作用，后两级入射的甲醇作为含氮有机废水超临界水氧化反应的共氧化促进剂，进一步促进了含氮有机废水中氮元素及有机碳的高效、彻底降解，大大缩短反应时间，降低反应器材料消耗及成本。