高濃度有機農(nóng)藥廢水超臨界水氧化法的處理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法的處理系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括：農(nóng)藥廢水供給裝置和氧化劑供給裝置，分別經(jīng)管路、高壓計量泵以及單向閥通過共用管路連接至熱交換器，共用管路上設有壓力表和壓力變送器；熱交換器連接一冷凝器；熱交換器出水管連接至反應釜內，反應釜內經(jīng)循環(huán)水管回連接至熱交換器內；冷凝器經(jīng)管路、單向閥連接一氣液分離器，氣液分離器設有排氣管和排液管。通過將農(nóng)藥廢水供給裝置、氧化劑供給裝置、熱交換器、冷凝器、反應釜和氣液分離器有機連接成處理系統(tǒng)，可以方便控制反應條件實現(xiàn)對農(nóng)藥廢水進行超臨界水氧化法處理，進而可有效去除農(nóng)藥廢水中的高濃度有機物，無需后續(xù)處理，出水水質COD可直接達標。
【專利說明】高濃度有機農(nóng)藥廢水超臨界水氧化法的處理系統(tǒng)及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理領域，特別是涉及一種高濃度有機農(nóng)藥廢水超臨界水氧化法的 處理系統(tǒng)及方法。

【背景技術】
[0002] 高濃度有機農(nóng)藥廢水有機物COD通常在幾萬毫克每升以上，而有些農(nóng)藥生產(chǎn)廢水 COD高達幾十萬毫克每升以上。農(nóng)藥生產(chǎn)涉及很多有機化學反應，污染物成分復雜，其中不 僅含有原料成分，而且含有很多中間產(chǎn)物甚至副產(chǎn)物；毒性大，難以生物降解，廢水中除含 有農(nóng)藥和中間體及許多生物難以降解的物質等典型物質，生物法難以去除。目前對高濃度 難降解農(nóng)藥廢水的處理技術主要有焚燒法、化學氧化、電化學氧化、光催化氧化、濕式氧化 法和超臨界水氧化法等。其中焚燒法一般適用于超高濃度難降解有機廢水的處理，能耗高， 而且產(chǎn)生煙氣、飛灰等，產(chǎn)生二次污染?；瘜W氧化、電化學氧化、光催化氧化、濕式氧化法等 與焚燒法相比有較高的能量利用率，但是反應速率慢，反應不完全，產(chǎn)物需要進一步處理。 而目前沒有一種能方便控制反應條件對高濃度有機農(nóng)藥廢水進行有效處理使出水達標的 系統(tǒng)。


【發(fā)明內容】

[0003] 基于上述現(xiàn)有技術所存在的問題，本發(fā)明提供一種高濃度有機農(nóng)藥廢水超臨界水 氧化法的處理系統(tǒng)及方法，能解決高濃度農(nóng)藥廢水處理存在的二次污染、處理不達標、需后 續(xù)處理等問題。
[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法處 理系統(tǒng)，包括：
[0005] 農(nóng)藥廢水供給裝置和氧化劑供給裝置，分別經(jīng)管路、高壓計量泵以及單向閥通過 共用管路連接至熱交換器，所述共用管路上設有壓力表和壓力變送器；
[0006] 所述熱交換器連接一冷凝器；
[0007] 所述熱交換器出水管連接至反應釜內，所述反應釜內經(jīng)循環(huán)水管回連接至所述熱 交換器內；
[0008] 所述冷凝器經(jīng)管路、單向閥連接一氣液分離器，所述氣液分離器設有排氣管和排 液管。
[0009] 本發(fā)明還提供一種高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法處理方法，采用本發(fā)明 所述的系統(tǒng)，包括以下步驟：
[0010] 在溫度大于374. 3°C，壓力大于22. IMPa的超臨界狀態(tài)下，調節(jié)包括反應溫度、反 應壓力、停留時間、過氧量的反應條件，將農(nóng)藥廢水與氧化劑按比例由所述處理系統(tǒng)的高壓 計量泵打入所述處理系統(tǒng)的熱交換器、反應釜進行超臨界水氧化法氧化反應，直至出水達 標，即完成處理。
[0011] 本發(fā)明的有益效果為：通過將農(nóng)藥廢水供給裝置、氧化劑供給裝置、熱交換器、冷 凝器、反應釜和氣液分離器有機連接成處理系統(tǒng)，可以方便控制反應條件實現(xiàn)對農(nóng)藥廢水 進行超臨界水氧化法處理，進而可有效去除農(nóng)藥廢水中的高濃度有機物，無需后續(xù)處理，出 水水質COD可直接達標。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本 領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0013] 圖1為本發(fā)明實施例提供的處理系統(tǒng)示意圖；
[0014] 圖中：1 :廢水；2 :過氧化氫溶液；3 :高壓計量泵；4、單向閥；5 :壓力表；6 :壓力變 送器；7 :熱交換器；8 :反應釜；9 :冷凝器；10 :壓力閥；11 :氣液分離器；12 :氣體流量計。

【具體實施方式】
[0015] 下面對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例 僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領域普通技術 人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0016] 下面結合具體實施例對本發(fā)明系統(tǒng)及方法作進一步說明。
[0017] 圖1所示為本發(fā)明實施例提供的一種高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法處 理系統(tǒng)，可用于高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法處理，該系統(tǒng)包括：
[0018] 農(nóng)藥廢水供給裝置和氧化劑供給裝置，分別經(jīng)管路、高壓計量泵以及單向閥通過 共用管路連接至熱交換器，所述共用管路上設有壓力表和壓力變送器；
[0019] 所述熱交換器連接一冷凝器；
[0020] 所述熱交換器出水管連接至反應釜內，所述反應釜內經(jīng)循環(huán)水管回連接至所述熱 交換器內；
[0021] 所述冷凝器經(jīng)管路、單向閥連接一氣液分離器，所述氣液分離器設有排氣管和排 液管。
[0022] 上述系統(tǒng)中，反應釜外壁設有電熱絲和保溫材料，方便反應釜加熱與保溫，便于控 制反應溫度。
[0023] 上述系統(tǒng)中，氣液分離器的排氣管上設有氣體流量計。
[0024] 上述系統(tǒng)中，反應釜底部設有排渣管，排渣管上設有放空閥。便于及時排除殘留在 釜底的廢渣，有效防止釜內及管路堵塞。
[0025] 本發(fā)明實施例還提供一種采用上述處理系統(tǒng)的高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水 氧化法處理方法，包括以下步驟：
[0026] 在溫度大于374. 3°C，壓力大于22. IMPa的超臨界狀態(tài)下，調節(jié)包括反應溫度、反 應壓力、停留時間、過氧量的反應條件，將農(nóng)藥廢水與氧化劑按比例由所述處理系統(tǒng)的高壓 計量泵打入所述處理系統(tǒng)的熱交換器、反應釜進行超臨界水氧化法氧化反應，直至出水達 標，即完成處理。優(yōu)選的，氧化劑采用過氧化氫溶液。
[0027] 上述方法中，農(nóng)藥廢水與氧化劑打入處理系統(tǒng)的比例為：滿足設定過氧量的比例； 過氧量優(yōu)選為4或2. 5。
[0028] (2)上述處理系統(tǒng)運行方式如下：
[0029] 1)接通冷凝器的冷卻水；
[0030] 2)打開高壓計量泵的放氣閥；
[0031] 3)打開電源；
[0032] 4)打開進料泵，進蒸餾水清洗，維持約2min ;
[0033] 5)關閉進料泵的放氣閥，反應釜壓力升高；
[0034] 6)壓力表讀數(shù)高于0· 5Mpa后，開始加熱；
[0035] 7)反應釜內的溫度與壓力達到設定條件后，將廢水，雙氧水按一定比例由高壓計 量泵打入處理系統(tǒng)，首先經(jīng)過熱交換器進行預熱，然后進入反應釜中混合反應，反應完全后 經(jīng)熱交換器和冷凝器降溫；于常溫常壓下進行氣液分離并收集水樣；
[0036] 8)壓力調節(jié)閥堵塞或其它意外情況時，可以打開其旁邊的應急閥。每次取樣后打 開釜底放空閥，及時排除殘留在釜底的廢渣；
[0037] 9)處理完畢后，停止加熱。需要進IL蒸餾水進行清洗；
[0038] 10)每隔5min，依次松開壓力調節(jié)閥，直至壓力至常壓；
[0039] 11)關閉進料泵，關閉電源。
[0040] (3)條件控制：
[0041] 高濃度農(nóng)藥廢水在超臨界水氧化中的降解主要受反應溫度、反應壓力、停留時間、 過氧量等因素的影響，本發(fā)明選擇了溫度、壓力、停留時間、過氧量幾個因素，控制方法如 下：
[0042] 31)反應溫度：
[0043] 在其他條件不變的情況下，升高溫度，反應速率常數(shù)以指數(shù)形式增大，加快了反應 速率；但升溫的同時，降低了反應物的密度，因此降低了反應物的濃度，這又降低了反應速 率。
[0044] 水的臨界溫度為374°C，因此反應溫度必須控制在此溫度以上。本設備對反應釜采 用外壁電熱絲和保溫材料以提高系統(tǒng)溫度，同時配有測溫控制系統(tǒng)，以此來獲得不同的反 應溫度。處理前在儀表上預先設定反應溫度，本設備能按儀表設定自動控制釜內溫度，當溫 度接近設定值時自動停止加熱，當溫度低于設定值時，自動再次加熱，使溫度保持在設定值 左右。
[0045] 32)反應壓力：
[0046] 處理系統(tǒng)的壓力是通過柱塞泵的加壓和出口背壓閥控制來調節(jié)，用壓力表來指 示，同時配有安全閥，出于安全考慮，一旦設備壓力過高無法通過背壓閥調節(jié)，可以直接通 過配有的安全閥放氣卸壓。處理前設定反應所需壓力，當實際壓力超過設定壓力時，調節(jié)背 壓閥，是壓力穩(wěn)定在設定壓力左右。
[0047] 33)反應停留時間：
[0048] 在其他條件不變的情況下，延長停留時間，可以提高有機物的轉化率。而當時間足 夠長時，反應物的濃度開始逐漸降低，使得氧化反應速率降低，有機物的轉化率逐漸降低。
[0049] 由于超臨界水的密度隨溫度和壓力變化而變化，所以直接控制停留時間比較困 難。同時，在系統(tǒng)溫度、壓力不變的情況下，柱塞泵的進水流量與反應停留時間成正比。處 理中通過調節(jié)高壓柱塞泵的柱塞行程來調節(jié)柱塞泵輸出廢水的體積流量。所用的高壓柱塞 泵是一種計量泵，在一定的條件下，流量是比較穩(wěn)定的。處理過程中準確計量液相產(chǎn)物的體 積流量（mL/h)，從而求取反應的停留時間（t)。

【權利要求】
1. 一種高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法的處理系統(tǒng)，其特征在于，包括： 農(nóng)藥廢水供給裝置和氧化劑供給裝置，分別經(jīng)管路、高壓計量泵以及單向閥通過共用 管路連接至熱交換器，所述共用管路上設有壓力表和壓力變送器； 所述熱交換器連接一冷凝器； 所述熱交換器出水管連接至反應釜內，所述反應釜內經(jīng)循環(huán)水管回連接至所述熱交換 器內； 所述冷凝器經(jīng)管路、單向閥連接一氣液分離器，所述氣液分離器設有排氣管和排液管。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法的處理系統(tǒng)，其特征 在于，所述反應釜外壁設有電熱絲和保溫材料。
3. 根據(jù)權利要求1所述的高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法的處理系統(tǒng)，其特征 在于，所述氣液分離器的排氣管上設有氣體流量計。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法的處理系統(tǒng)，其特征 在于，所述反應釜底部設有排渣管，排渣管上設有放空閥。
5. -種高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法的處理方法，其特征在于，采用上述權 利要求1至4任一項所述的系統(tǒng)，包括以下步驟： 在溫度大于374. 3°C，壓力大于22. IMPa的超臨界狀態(tài)下，調節(jié)包括反應溫度、反應壓 力、停留時間、過氧量的反應條件，將農(nóng)藥廢水與氧化劑按比例由所述處理系統(tǒng)的高壓計量 泵打入所述處理系統(tǒng)的熱交換器、反應釜進行超臨界水氧化法氧化反應，直至出水達標，即 完成處理。
6. 根據(jù)權利要求5所述的高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法的處理方法，其特征 在于，所述農(nóng)藥廢水與氧化劑打入處理系統(tǒng)的比例為：滿足設定過氧量的比例。
7. 根據(jù)權利要求5或6所述的高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法的處理方法，其 特征在于，所述過氧量為4或2. 5。
8. 根據(jù)權利要求5所述的高濃度有機農(nóng)藥廢水的超臨界水氧化法的處理方法，其特征 在于，所述氧化劑采用過氧化氫溶液。
【文檔編號】C02F1/72GK104496004SQ201410818532
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權日:2014年12月24日
【發(fā)明者】張鶴楠, 劉金泉, 姜安平 申請人:北京桑德環(huán)境工程有限公司, 北京伊普國際水務有限公司