一種利用菌藻提高低cod廢水熱值的超臨界系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于廢水、固廢處理及能源循環(huán)系統(tǒng)，特別涉及利用菌藻提高低COD廢水熱值的超臨界系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)溫度和壓力分別超過373.9460C^22.064MPa時，水將達(dá)到超臨界態(tài)，對應(yīng)狀態(tài)下的水稱為超臨界水。超臨界水具有常溫水所不具備的獨(dú)特性質(zhì)，如非極性，低粘度、低密度和高擴(kuò)散系數(shù)，氧氣和多種有機(jī)物質(zhì)在水體系中形成均一相，消除傳質(zhì)阻力，使本來發(fā)生在液相、固相、氣相之間的多相反應(yīng)轉(zhuǎn)化為在SCW中的均相氧化反應(yīng)，反應(yīng)速率更快，停留時間更短。而且大多不需使用催化劑，氧化效率很高，大部分有機(jī)物的去除率可達(dá)99%以上。另外，無機(jī)組分與鹽類在SCW中溶解度很低，幾乎可以完全沉淀析出，使反應(yīng)過程中鹽的分離變得容易。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中通常利用超臨界水氧化技術(shù)處理富含有機(jī)物的液態(tài)廢水或垃圾滲濾液，在溫度、壓力高于水的臨界溫度和壓力的條件下以超臨界水作為反應(yīng)介質(zhì)，使廢水中的有機(jī)物與氧化劑發(fā)生強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，最后徹底氧化成C02、N2, H2O以及鹽類等無毒小分子化合物。
[0004]當(dāng)進(jìn)入超臨界水氧化反應(yīng)器的廢水COD值尚于2-3萬mg/L時，才能達(dá)到超臨界水氧化反應(yīng)的反應(yīng)條件，否則系統(tǒng)的超臨界水氧化反應(yīng)不能夠自我維持。因此現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)廢水COD較低時，需在廢水中投放碳源來提高廢水的COD值。一方面投放碳源為廢水處理增加了反應(yīng)成本，另一方面超臨界水氧化反應(yīng)的產(chǎn)物CO2無法即時即地利用，也不能直接排放至環(huán)境中，需要進(jìn)行收集處理。上述產(chǎn)生的雙重費(fèi)用為低COD廢水的無害化處理增加了普及難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有廢水處理技術(shù)中低COD廢水處理費(fèi)用高、產(chǎn)物難于利用的問題，提出了一種將超臨界水氧化系統(tǒng)輸出的CO2通入培養(yǎng)對氮磷去除率高的微藻的光生物反應(yīng)器進(jìn)行光合固碳，并將回收的熱能和壓力能用于溫度調(diào)控，來克服微藻生長的季節(jié)性限制；由光生物反應(yīng)器輸出的微藻作為碳源參與超臨界水氧化反應(yīng)的利用生物碳源處理低COD廢水的系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種利用菌藻提高低COD廢水熱值的超臨界系統(tǒng)，其特征在于:它包括預(yù)處理池、光生物反應(yīng)器、超臨界水氧化系統(tǒng)、二氧化碳回用系統(tǒng)和環(huán)境溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中所述預(yù)處理池、光生物反應(yīng)器和超臨界水氧化系統(tǒng)依次連接；
[0008]所述預(yù)處理池用于去除對系統(tǒng)有害的物質(zhì)、調(diào)節(jié)廢水的進(jìn)水量、氮磷比、pH值；
[0009]所述光生物反應(yīng)器為相互連通的兩級或兩級以上的培養(yǎng)單元串聯(lián)組合，所述二氧化碳回用系統(tǒng)為每個所述培養(yǎng)單元提供二氧化碳，所述環(huán)境溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)將所述培養(yǎng)單元的溫度控制在適宜菌藻共生系統(tǒng)的溫度范圍之內(nèi)；第一級培養(yǎng)單元中設(shè)置菌藻添加裝置，用于形成菌藻和廢水的混合液，所述混合液在各培養(yǎng)單元之間具備一定流動性；
[0010]所述超臨界水氧化系統(tǒng)包括氧化劑供應(yīng)系統(tǒng)、物料輸入系統(tǒng)、超臨界水氧化反應(yīng)器、壓力能回收系統(tǒng)和氣液分離系統(tǒng)，其中氧化劑供應(yīng)系統(tǒng)連接所述超臨界反應(yīng)器的氧化劑入口，最后一級培養(yǎng)單元的輸出端通過物料輸入系統(tǒng)連接所述超臨界反應(yīng)器的物料入口 ；所述超臨界反應(yīng)器的超臨界蒸汽出口分別連接氧化劑供應(yīng)系統(tǒng)、物料輸入系統(tǒng)和環(huán)境溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱交換器的外管入口，熱交換器的外管出口依次連接壓力能回收系統(tǒng)和氣液分尚系統(tǒng)；
[0011]所述壓力能回收系統(tǒng)連接發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置為所述環(huán)境溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)供電；所述氣液分離系統(tǒng)的氣體出口連接所述二氧化碳回用系統(tǒng)。
[0012]所述光生物反應(yīng)器為密閉式光生物反應(yīng)器，所述發(fā)電裝置為光所述生物反應(yīng)器提供光源。
[0013]最后一級培養(yǎng)單元與物料輸入系統(tǒng)之間設(shè)置膜濃縮池，所述膜濃縮池的濃水出口連接所述物料輸入系統(tǒng)，所述氣液分離系統(tǒng)的液體出口和所述膜濃縮池的產(chǎn)水出口連接儲水池的入水口。
[0014]所述膜濃縮池中設(shè)置多個介電電泳膜元件，所述介電電泳膜元件包括兩片膜構(gòu)成的封閉的產(chǎn)水腔，以及所述產(chǎn)水腔中設(shè)置的介電電泳電極組；介電電泳電極組包括一列或一列以上的叉指電極。
[0015]當(dāng)所述超臨界反應(yīng)器為蒸發(fā)壁式反應(yīng)器時，其包括在筒體內(nèi)部同心設(shè)置的蒸發(fā)壁，所述蒸發(fā)壁與筒體之間有環(huán)狀封閉的狹隙；所述儲水池的出水口通過換熱器連接所述狹隙的入水口，所述換熱器的外管入口連接所述超臨界蒸汽出口，外管出口連接所述壓力能回收系統(tǒng)。
[0016]所述超臨界反應(yīng)器的筒體底部設(shè)置放凈口，所述放凈口旁邊連接一個或一個以上的液相出口 ；所述液相出口為一伸入筒體內(nèi)部的豎管，在筒體內(nèi)部液相出口的端口高于放凈口的端口。
[0017]液相出口的端口與放凈口的端口高度差為30mm-150mm。
[0018]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0019]1、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)處理低COD含量的含鹽廢水:利用微藻中富含脂類和甘油、熱值高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、繁殖速度快、培養(yǎng)設(shè)備占地面積小等特點(diǎn)，將微藻作為碳源提高廢水的熱值，使低COD廢水也能夠進(jìn)行超臨界水氧化反應(yīng)并實(shí)現(xiàn)自維持甚至產(chǎn)出富裕的能量，實(shí)現(xiàn)零污染排放。同時，微藻的生長過程利用了廢水中的氮磷鹽類，實(shí)現(xiàn)了部分重金屬離子的富集，對廢水進(jìn)行了初次凈化。
[0020]2、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)有效固碳:由于充足的光照、CO2、適宜的氮磷比及溫度有利于微藻的快速生長和繁殖，而超臨界水氧化反應(yīng)產(chǎn)物中的CO2和水，因此可將CO 2通入光生物反應(yīng)器中，利用微藻將0)2固定下來，使CO2以不同的能量形式在系統(tǒng)中循環(huán)，減少碳排放。
[0021]3、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)無機(jī)鹽回用:超臨界水氧化反應(yīng)產(chǎn)出的無機(jī)鹽通過分離后，磷等微藻需要的營養(yǎng)元素再加入到預(yù)處理池中，補(bǔ)充廢水的營養(yǎng)，同時減少了無機(jī)鹽的排放。
[0022]4、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)能量利用:本實(shí)用新型通過超臨界水氧化反應(yīng)輸出的超臨界蒸汽與氧化劑、漿化物料的熱交換，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)在低COD的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)自維持運(yùn)行。同時多余的熱量還可來調(diào)節(jié)光生物反應(yīng)器內(nèi)的溫度，克服微藻生長的季節(jié)性限制；換熱后的超臨界蒸汽的壓力能通過壓力能回收系統(tǒng)回收，可以用來轉(zhuǎn)化成電能驅(qū)動調(diào)溫裝置，將培養(yǎng)單元的環(huán)境溫度控制在適宜菌藻增殖的溫度范圍內(nèi)。
[0023]5、本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物自動分類排出:通過在超臨界反應(yīng)器的筒體底部設(shè)置與放凈口并列的一個或一個以上的液相出口，液相出口可根據(jù)反應(yīng)釜底部產(chǎn)物沉淀出的不同密度層來設(shè)置，通過溢流的方式排出不同密度的液相產(chǎn)物，再通過定期沖洗的方式排出固相產(chǎn)物。這樣可在超臨界反應(yīng)器中就能直接精確分離只有在超臨界環(huán)境下才析出的鹽類，省略在超臨界反應(yīng)器外部設(shè)置的分離設(shè)備和分離工藝。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)主要模塊連接示意圖；
[0025]圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型的超臨界反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本實(shí)用新型的超臨界反應(yīng)器底部產(chǎn)物分相排出結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]附圖標(biāo)記說明
[0029]1-預(yù)處理池、2-光生物反應(yīng)器、3-膜濃縮池、4-超臨界水氧化系統(tǒng)、5- 二氧化碳回用系統(tǒng)、6-環(huán)境溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、7-研磨設(shè)備、8-儲水池、9-超臨界反應(yīng)器、10-氧氣儲罐、11-增壓栗、12-緩沖罐、13-第一換熱器、14-第一預(yù)熱器、15-調(diào)節(jié)池、16-第一高壓栗、17-第二換熱器、18-第二預(yù)熱器、19-第二高壓栗、20-第三換熱器、21-壓力能回收系統(tǒng)、22-氣液分離系統(tǒng)、23-筒體、24-噴嘴結(jié)構(gòu)、25-蒸發(fā)壁、26-放凈口、27-鹽水儲罐、28-液相出口、29-第三預(yù)熱器、30-物料入口、31-狹隙、32-氧化劑入口。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0031]如圖