一种绿色高效的污染物超临界水氧化方法技术

本发明专利技术涉及一种绿色高效的污染物超临界水氧化方法，属于环境保护及化工领域。包括以下步骤：(1)将污染物加入储料罐，搅拌，将赤泥固体加入储料罐中制成质量比为赤泥：污染物＝0.05～0.4:1的悬浮液；(2)将悬浮液预热到150～300℃后直接泵入超临界水氧化反应器，同时泵入强氧化剂；(3)将反应后的料液通入串联的两级或以上的固体分离器，对固体进行梯级分离；(4)调节分离后的流体温压；(5)将气液分离后的液体直接排放，气体通入相互串联的两级或以上的赤泥吸收池。本发明专利技术不但实现了污染物超临界水氧化降解过程的高效绿色运行，还同时实现了赤泥的脱碱，有利用赤泥的进一步处理和资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种绿色高效的污染物超临界水氧化方法
本专利技术涉及一种废弃物和污染物的协同处理方法，具体涉及一种利用超临界水作为反应介质对高浓度难生化降解有机废水和难处理有毒废弃物等污染物进行绿色高效的无害化处理或资源化利用的一种方法。属于环境保护及化工领域。
技术介绍
污染物超临界水氧化技术(SupercriticalWaterOxidation，简称SCWO)是指利用处于超临界状态下的水(T＝374.2℃，P＝22.1MPa)作为反应介质，将有机污染物深度氧化降解为二氧化碳、水、氮气等无机物质。由于超临界状态下的水具有密度、粘度、介电常数、离子积降低，氢键减弱，扩散性能、非极性特征增强等一系列独特的性质，使得污染物氧化降解过程中形成均相体系，反应速度大大加快，处理效率大幅提高。SCWO技术特别适合于处理那些工业部门难销毁的有毒有害物质(如染料废水、医药废水、润滑剂废液、放射性混合废弃物、含PCBs的绝缘油、多氯联苯、易挥发性有机污染物等)、高浓度难降解的有机废物(城市污泥、含油污泥、造纸厂料浆等)、军用毒害物质(化学武器，火箭推进剂，炸药等)等污染物。SCWO技术与传统的有毒有害物质处理方法相比，具有氧化反应彻底、去除率高、反应装置体积小、可实现自热反应等一系列优点，被誉为最有前途的环境处理方法之一。然而，随着SCWO技术的规模化试运行，其问题也逐渐暴露出来。概括起来，目前，制约该技术工业化推广的关键瓶颈在于：①设备材料长时间运行时，极易遭受严重的腐蚀并失效；②污染物超临界水氧化降解过程中所生成的无机盐容易在管道和设备内壁沉积，导致传热/质效率降低和堵塞；③污染物超临界水氧化降解后产生的酸性物质、温室气体、重金属和磷等尚未得到妥善处理。因此亟需开发一种绿色高效的污染物超临界水氧化处理方法。
技术实现思路
针对现有超临界水氧化技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种绿色高效的污染物超临界水氧化方法。该方法针对于有机污染物超临界水氧化特点，本着以废治废的思路，将固体废弃物赤泥引入污染物的超临界水氧化过程，并被用作酸中和剂、催化剂、无机盐沉积载体、重金属和磷吸附剂、尾气净化剂。本专利技术不但实现了污染物超临界水氧化降解过程的高效绿色运行，还同时实现了赤泥的脱碱，有利用赤泥的进一步处理和资源化利用。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种绿色高效的污染物超临界水氧化方法，包括以下步骤：(1)物料配制：将污染物加入储料罐，然后开启搅拌，并将赤泥固体缓慢加入储料罐中，配制成质量比为赤泥：污染物＝0.05～0.4:1的悬浮液；(2)氧化反应：将赤泥与污染物的悬浮液预热到150～300℃后直接泵入超临界水氧化反应器，使其与同时泵入反应器内的强氧化剂发生氧化降解反应，反应条件为控制泵入的强氧化剂过氧量(按摩尔数计)大于理论需氧量的10％，反应器内的温度大于水的临界温度(374℃)，压力大于水的临界压力(22.1MPa)，停留时间大于10秒；(3)固体分离：将经过氧化反应后的料液先后通入串联的两级或两级以上的固体分离器，每一级固体分离器均利用重力沉降作用对料液中的固体进行梯级分离；(4)气液分离：固体分离后，通过两级或两级以上的气液分离器，对步骤(3)中分离了固体后的流体的温度和压力进行调节，以实现流体的气液两相梯级分离；(5)尾气净化：将经过气液分离后的液体直接达标排放，气体先后通入相互串联的两级或两级以上的赤泥吸收池，吸收池均盛有按固液比1:1～1:10配置的赤泥和水组成的悬浮吸收液，目的是使尾气中的残余酸性气体和二氧化碳与赤泥吸收液充分反应，实现尾气的净化和低碳排放。进一步，步骤(2)所述赤泥与污染物配制成的悬浮液在超临界水氧化反应器内反应条件优选为控制泵入的强氧化剂过氧量大于理论需氧量的20％，反应器内的温度大于420℃，压力大于23MPa，停留时间大于30秒。固体分离步骤中：料液经过第一级固体分离器后，料液中的固体量减少约50％，经过两级或两级以上的固体分离过程后，料液中所含的固体完全和流体分离。优选地，料液在每一级固体分离器内的停留时间大于等于0.5分钟；料液在每一级固体分离器内的停留时间可以相同，也可以不同，由料液在固体分离器内的停留时间自动调节和控制固体沉积析出的速率。进一步，气液分离步骤的优选工艺为：流体进入第一级气液分离器，先将温度降至200℃或200℃以下，然后将压力调节至该温度条件下水的气液平衡压力之上，第一级气液分离器分离后的液体进入第二级气液分离器，继续降低温度，将压力调节至该温度条件下水的气液平衡压力之上，以此类推，并要求在最后一级气液分离阶段，体系温度降至80℃或80℃以下，压力降至常压或略高于常压，完全实现气液分离，且混入气体中的水蒸汽较少。进一步，尾气净化步骤中，还设置有鼓泡装置，使尾气与赤泥悬浮液充分接触反应；气体在每一级吸收池内的停留时间大于等于30秒。本专利技术与传统的污染物超临界水氧化方法相比，具有以下优势：本专利技术根据有机污染物超临界水氧化降解过程中所面临的设备材料腐蚀失效、无机盐沉积、酸性物质和温室气体排放、重金属和磷收集等问题，本着以废治废的思路，将固体废弃物赤泥引入污染物超临界水氧化过程，并被用作酸中和剂、催化剂、无机盐沉积载体、重金属和磷吸附剂、尾气净化剂。污染物的超临界水氧化过程通过物料配制、氧化反应、固体分离、气液分离、尾气净化五个工艺步骤予以实现，可以广泛应用于高浓度难降解有机废水/液、城市污泥、挥发性毒害物质的无害化处理或资源化利用过程。本专利技术不但实现了污染物超临界水氧化降解过程的高效绿色运行，还同时实现了赤泥的脱碱，有利于赤泥的进一步处理和资源化利用。具体而言，包括以下几方面的优点：(1)赤泥与污染物氧化降解过程中所产生的酸性组分通过适时中和反应，缓解了氧化反应器内部的酸性腐蚀环境，有利于设备材料的长期运行；(2)污染物超临界水氧化过程中所生成的无机盐在赤泥固体表面大量沉积，降低了反应流体中的无机盐含量，避免了无机盐在后续管道和设备内壁的沉积；(3)赤泥固体对体系中的重金属和磷有较强的吸附能力，使污染物中所含的重金属和磷被吸附于赤泥固体表面，可以实现重金属和磷的集中收集处理；(4)赤泥固体存在大量活性表面，对污染物的超临界水氧化反应具有较强的催化作用，可以促进污染物的快速氧化降解；(5)污染物超临界水氧化降解后产生的酸性组分和大量二氧化碳经过赤泥的吸收和净化后，其排出的尾气中二氧化碳含量大幅度降低，实现了超临界水氧化的低碳排放。附图说明图1是本专利技术一种绿色高效的污染物超临界水氧化方法的工艺示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。本专利技术所提出的一种绿色高效的污染物超临界水氧化方法可用于在超临界水介质中处理有机污染物，包括高浓度废水/液，城市污泥或其他毒性物质，其处理过程如下：将污染物和赤泥按照一定的比例配制成悬浮液后，直接泵入预热器进行原料预热。然后进入超临界水氧化反应器，在该反应器内，悬浮液物料与同时泵入该氧化反应器的强氧化剂发生氧化降解反应。氧化反应完成后，物料进入第一级固体分离装置，通过重力沉降作用，大颗粒与料液分离，接下来，物料进入后续固体分离装置，通过重力沉降作用使固体小颗粒与流体分离。经过固体分离后的流体进入气液分离器，在该装置内，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绿色高效的污染物超临界水氧化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)物料配制：将污染物加入储料罐，开启搅拌，将赤泥固体缓慢加入储料罐中，配制成质量比为赤泥：污染物＝0.05～0.4:1的悬浮液；(2)氧化反应：将步骤(1)的悬浮液预热到150～300℃后直接泵入超临界水氧化反应器，使其与同时泵入反应器内的强氧化剂发生氧化降解反应，反应条件为：泵入的强氧化剂过氧量按摩尔数计大于理论需氧量的10％，反应器内的温度大于水的临界温度，压力大于水的临界压力，停留时间大于10秒；(3)固体分离：将经过氧化反应后的料液先后通入串联的两级或两级以上的固体分离器，每一级固体分离器均利用重力沉降作用对料液中的固体进行梯级分离；(4)气液分离：固体分离后，通过两级或两级以上的气液分离器，对步骤(3)中分离了固体后的流体的温压进行调节，实现流体的气液两相梯级分离；(5)尾气净化：将经过气液分离后的液体直接达标排放，气体先后通入相互串联的两级或两级以上的赤泥吸收池，吸收池均盛有按固液比1:1～1:10配置的赤泥和水组成的悬浮吸收液。

【技术特征摘要】
1.一种绿色高效的污染物超临界水氧化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)物料配制：将污染物加入储料罐，开启搅拌，将赤泥固体缓慢加入储料罐中，配制成质量比为赤泥：污染物＝0.05～0.4:1的悬浮液；(2)氧化反应：将步骤(1)的悬浮液预热到150～300℃后直接泵入超临界水氧化反应器，使其与同时泵入反应器内的强氧化剂发生氧化降解反应，反应条件为：泵入的强氧化剂过氧量按摩尔数计大于理论需氧量的10％，反应器内的温度大于水的临界温度，压力大于水的临界压力，停留时间大于10秒；(3)固体分离：将经过氧化反应后的料液先后通入串联的两级或两级以上的固体分离器，每一级固体分离器均利用重力沉降作用对料液中的固体进行梯级分离；(4)气液分离：固体分离后，通过两级或两级以上的气液分离器，对步骤(3)中分离了固体后的流体的温压进行调节，实现流体的气液两相梯级分离；(5)尾气净化：将经过气液分离后的液体直接达标排放，气体先后通入相互串联的两级或两级以上的赤泥吸收池，吸收池均盛有按固液比1:1～1:10配置的赤泥和水组成的悬浮吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿珍，王光伟，徐愿坚，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;85