專利名稱：一種零排放有機廢水處理裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對有機廢水處理效果較好的環(huán)保系統(tǒng)超臨界有機廢水處理裝置及其方法。
背景技術(shù)：
超臨界水氧化(SuperCritical Water Oxidation or SCWO)法是由美國學(xué)者Modell等人于20世紀80年代中期提出的一種新穎的水污染控制方法，具有節(jié)能、高效、適用性強等特點。超臨界水氧化處理技術(shù)是利用水在溫度374°C，壓力22MPa的超臨界狀態(tài)下，兼具氣體與液體高擴散性、高溶解力及低表面張力的特性，對有機廢棄物進行氧化分解，將其轉(zhuǎn)化成H2O及CO2,達到去毒無害的目的。
超臨界水氧化法在歐美國家發(fā)展較快并且在工業(yè)上實現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用，但是在國內(nèi)超臨界水氧化法目前才剛剛起步。傳統(tǒng)的超臨界有機廢水處理系統(tǒng)主要應(yīng)用與有毒有機廢水的處理、廢塑料的回收利用、精密儀器清洗、超臨界絡(luò)合萃取等方面。傳統(tǒng)的超臨界有機廢水處理系統(tǒng)需要消耗較大的電能對裝置進行加熱保溫，同時需要大量的冷卻水對反應(yīng)物冷卻，耗能巨大，無法達到節(jié)能的目的。我國作為一個煙草大國，每年由于生產(chǎn)煙草薄片產(chǎn)生大量的廢水，而傳統(tǒng)工藝主要采用生物處理法、化學(xué)氧化法、焚燒法、濕式氧化法等，由于這些工藝都存在相應(yīng)的缺陷，對廢水處理不徹底在節(jié)能減排方面尚不能達到較高的要求。但是在超臨界狀態(tài)下有機廢水能夠得到較為理想的處理效果、減少對環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用超臨界水氧化法的優(yōu)點對傳統(tǒng)的超臨界水處理系統(tǒng)進行改造，并將此裝置應(yīng)用于卷煙廠煙草薄片廢水的處理中，以在節(jié)能、環(huán)保方面達到較高的要求。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明裝置采用的技術(shù)方案如下
一種零排放有機廢水處理裝置，包括高壓泵、高溫管式爐、背壓閥、熱風換熱裝置、前置套管預(yù)熱器、套管冷卻器、過濾裝置、氣液分離裝置和截止閥，其中，所述高壓泵與截止閥、熱風換熱裝置、前置套管預(yù)熱器和高溫管式爐依次連接；所述高溫管式爐與前置套管預(yù)熱器形成一個回路；所述前置套管預(yù)熱器還依次與套管冷卻器、過濾裝置、背壓閥和氣液分離裝置連接。所述高溫管式爐采用太陽能和電能兩用式的加熱裝置加熱。所述過濾裝置采用多級過濾器。本發(fā)明方法的具體處理流程如下先通過高溫管式爐和背壓閥將裝置的溫度和壓力調(diào)節(jié)到反應(yīng)所需的條件，卷煙廠煙草薄片廢水通過高壓泵進入所述有機廢水處理裝置，進入裝置的廢水在反應(yīng)前先經(jīng)過熱風換熱裝置，利用烘干煙草薄片過程中剩余的高溫蒸汽對廢水進行一級預(yù)熱；經(jīng)過一級預(yù)熱的廢水通入前置套管預(yù)熱器進行二級預(yù)熱，利用高溫管式爐反應(yīng)處理后的廢水與未反應(yīng)的廢水進行換熱，換熱后的廢水溫度達到200°C左右；經(jīng)過二級換熱后的廢水直接通到高溫管式爐中進行超臨界氧化，氧化處理后的廢水再次作為熱源通到前置套管預(yù)熱器中與未反應(yīng)廢水換熱；然后再經(jīng)過多級過濾裝置和氣液分離裝置完成整個廢水處理工藝流程。所述前置套管預(yù)熱器中加裝有隔板和翅片，達到延長反應(yīng)后高溫廢水停留時間從而增加換熱時間和強化傳熱的目的。本發(fā)明主要針對有機廢水(特別是卷煙廠煙草薄片廢水)的處理，反應(yīng)原理為超·臨界水氧化法，將此裝置應(yīng)用在有機廢水處理上達到節(jié)能減排的目的。減排方面超臨界水對各種有機物和氧氣的良好的溶解性，有機物、氧化劑以及超臨界水形成均一相，反應(yīng)不會因為相際的傳質(zhì)而受到阻礙限制。在此條件下，有機碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，氫轉(zhuǎn)化為水，鹵素原子轉(zhuǎn)化為鹵化物的離子，硫和磷分別轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和磷酸鹽，有機氮轉(zhuǎn)化為氮氣，這些產(chǎn)物均為無毒無害產(chǎn)物，達到減排目的。節(jié)能方面(I)利用煙草薄片烘干過程剩余的高溫蒸汽對廢水進行一級預(yù)熱。(2)從高溫管式爐中出來的反應(yīng)后廢水溫度在500°C至600°C，利用此溫度對未進反應(yīng)爐的廢水進行二級預(yù)熱。(3)對換熱管道增加隔板和肋片，強化傳熱同時延長換熱時間，達到充分利用反應(yīng)余熱的目的。(4)采用太陽能電能兩用式加熱裝置對高溫管式爐加熱，結(jié)合太陽能和電能達到節(jié)能目的。


圖I為本發(fā)明的有機廢水處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I-高壓柱塞泵，2-截止閥，
3-熱風換熱裝置，4-前置套管預(yù)熱器，5-高溫管式爐，6-熱電偶，7-套管冷卻器，8-壓力表，9-第一級過濾器，10-第二級過濾器，11-背壓閥，12-氣液分離器。
具體實施例方式本實施例的有機廢水處理裝置如圖I所述，高壓柱塞泵I與截止閥2、熱風換熱裝置3、前置套管預(yù)熱器4和高溫管式爐5依次連接；高溫管式爐5與前置套管預(yù)熱器4形成一個回路；前置套管預(yù)熱器4再與套管冷卻器7、第一級過濾器9、第二級過濾器10、背壓閥11和氣液分離器12連接。第一級過濾器9的孔徑為50 μ m，第二級過濾器10的孔徑為
5μ m0高溫管式爐5采用太陽能和電能兩用式的加熱裝置。熱風換熱裝置3利用煙草薄片烘干過程剩余的高溫蒸汽對廢水進行一級預(yù)熱廢氣溫度在70°C至80°C，廢水溫度為室溫經(jīng)過一級預(yù)熱的廢水溫度將達到45°C左右。從高溫管式爐中出來的反應(yīng)后廢水溫度在500°C至600°C，利用此溫度對未進反應(yīng)爐的廢水進行二級預(yù)熱，換熱后廢水溫度達到200。。。裝置的具體流程如附圖I所示，廢水通過高壓柱塞泵I進入反應(yīng)裝置，通過高溫管式爐5和背壓閥11將溫度和壓力調(diào)到反應(yīng)所需，進入裝置的廢水在反應(yīng)前先經(jīng)過一級預(yù)熱裝置一熱風換熱裝置3 :利用烘干薄片過程中剩余的高溫蒸汽對廢水進行一級預(yù)熱。經(jīng)過一級預(yù)熱的廢水通入前置套管預(yù)熱器4進行二級預(yù)熱，此工藝環(huán)節(jié)主要利用由高溫管式爐5反應(yīng)處理后的廢水與未反應(yīng)廢水進行換熱，預(yù)熱器中加裝有隔板和翅片，達到延長反應(yīng)后高溫廢水停留時間從而增加換熱時間和強化傳熱的目的。換熱后的廢水溫度已經(jīng)達到200°C左右，經(jīng)過二級換熱后的廢水直接通到高溫管式爐5中進行超臨界氧化，氧化處理后的廢水再次作為熱源通到前置套管預(yù)熱器4中與未反應(yīng)廢水換熱。此時的廢水溫度已基本冷卻無需額外冷卻裝置，再經(jīng)過第一級過濾器9、第二級過濾器10、氣液分離器12完成整個廢水處理工藝流程。處理后的廢水經(jīng)由實驗測定已完全達到國家排放標準。產(chǎn)生的廢氣可以直接通到煙廠動力車間作為燃料使用。本發(fā)明的基本原理經(jīng)過兩級預(yù)熱后的廢水通到高溫管式爐5中，有機物在高溫高壓下與溶解在水中的氧氣進行氧化反應(yīng)。在超臨界狀態(tài)，下氣體、有機物在超臨界水中具有良好的溶解性，有機物中的在超臨界水氧化過程中，由于超臨界水對各種有機物和氧氣的良好的溶解性，有機物、氧化劑以及超臨界水形成均一相，反應(yīng)不會因為相際的傳質(zhì)而受到阻礙限制。在此條件下，有機碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，氫轉(zhuǎn)化為水，鹵素原子轉(zhuǎn)化為鹵化物的離子，硫和磷分別轉(zhuǎn)化為硫酸鹽和磷酸鹽，有機氮轉(zhuǎn)化為氮氣。本發(fā)明的實驗數(shù)據(jù)如下
表I氣體產(chǎn)物分析結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種零排放有機廢水處理裝置，包括高壓泵、高溫管式爐、背壓閥、熱風換熱裝置、前置套管預(yù)熱器、套管冷卻器、過濾裝置、氣液分離裝置和截止閥，其特征在于，所述高壓泵與截止閥、熱風換熱裝置、前置套管預(yù)熱器和高溫管式爐依次連接；所述高溫管式爐與前置套管預(yù)熱器形成一個回路；所述前置套管預(yù)熱器還依次與套管冷卻器、過濾裝置、背壓閥和氣液分離裝置連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種零排放有機廢水處理裝置，其特征在于，所述高溫管式爐采用太陽能和電能兩用式的加熱裝置加熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種零排 放有機廢水處理裝置，其特征在于，所述過濾裝置采用多級過濾器。
4.一種利用如權(quán)利要求I所述的零排放有機廢水處理裝置的處理方法，其特征在于，具體處理流程如下先通過高溫管式爐和背壓閥將裝置的溫度和壓力調(diào)節(jié)到反應(yīng)所需的條件，卷煙廠煙草薄片廢水通過高壓泵進入所述有機廢水處理裝置，進入裝置的廢水在反應(yīng)前先經(jīng)過熱風換熱裝置，利用烘干煙草薄片過程中剩余的高溫蒸汽對廢水進行一級預(yù)熱；經(jīng)過一級預(yù)熱的廢水通入前置套管預(yù)熱器進行二級預(yù)熱，利用高溫管式爐反應(yīng)處理后的廢水與未反應(yīng)的廢水進行換熱，換熱后的廢水溫度達到200°C左右；經(jīng)過二級換熱后的廢水直接通到高溫管式爐中進行超臨界氧化，氧化處理后的廢水再次作為熱源通到前置套管預(yù)熱器中與未反應(yīng)廢水換熱；然后再經(jīng)過多級過濾裝置和氣液分離裝置完成整個廢水處理工藝流程。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種零排放有機廢水處理方法，其特征在于，所述前置套管預(yù)熱器中加裝有隔板和翅片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種零排放有機廢水處理裝置及其方法，是一種利用超臨界技術(shù)對有機廢水處理效果良好的環(huán)保技術(shù)。本發(fā)明利用的反應(yīng)原理為超臨界水氧化法，通過利用工廠剩余的高溫蒸汽及反應(yīng)后的廢水余熱對反應(yīng)裝置進行預(yù)熱，經(jīng)過二級換熱后的廢水直接通到高溫管式爐中進行超臨界氧化，氧化處理后的廢水再次作為熱源通到前置套管預(yù)熱器中與未反應(yīng)廢水換熱；然后再經(jīng)過多級過濾裝置和氣液分離裝置完成整個廢水處理工藝流程。將本發(fā)明的裝置應(yīng)用在有機廢水處理上能達到節(jié)能減排的目的，處理后的廢水經(jīng)由實驗測定已完全達到國家排放標準，產(chǎn)生的廢氣可以直接通到煙廠動力車間作為燃料使用。
文檔編號C02F9/10GK102849888SQ201210382420
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者徐春燕, 崔文君, 于偉, 湯曉斌, 張金, 梁碩, 吳倩茹, 顧中鑄 申請人:南京師范大學(xué)