用于从有机废水中回收盐的超临界水热燃烧反应器及其应用制造技术

本发明专利技术涉及高含盐有机废水处理及资源化利用领域，具体涉及用于从有机废水中回收盐的超临界水热燃烧反应器及其应用。所述反应器包括顶盖以及由承压壁围成的筒状腔体；所述筒状腔体从上到下包括流体连通的水热燃烧反应室、激冷室和亚临界水室；所述水热燃烧反应室的蒸发壁与承压壁之间的环隙为蒸发壁区；所述顶盖上安装有第一气液混合喷射装置；所述水热燃烧反应室的侧壁上部设有净化水出口，侧壁中部安装有第二气液混合喷射装置；所述激冷室的渗透壁与承压壁之间的环隙为冷却水室；所述亚临界水室的底部设有高盐水出口。该反应器能有效降解废水中的有机物，得到的高盐水经蒸发结晶后可获得满足工业标准的盐。

【技术实现步骤摘要】
用于从有机废水中回收盐的超临界水热燃烧反应器及其应用
本专利技术涉及高含盐有机废水处理及资源化利用领域，具体涉及用于从有机废水中回收盐的超临界水热燃烧反应器、系统及工艺。
技术介绍
工业废水是水污染治理领域的重要部分。工业污水中的高含盐污水的排放量逐年增加。此类废水含盐量高、成分复杂、毒性大，给当前的废水处理与回收利用带来了巨大的挑战。该类废水主要来源于农药、化工、医药、印染、煤化工等化工行业以及油气开采行业的生产过程中。此外，还包括其他如反渗透、电渗析、蒸发浓缩等废水处理过程中产生的浓盐水。高含盐废水如果直接排放，废水中的盐会破坏土壤环境，使得水体中含盐量增加，同时浪费宝贵的矿物资源。为了实现高含盐有机废水(通常指含盐量大于5％或已经通过反渗透、电渗析等浓缩)的盐回收并使其达到工业盐的标准，业内通常采用的做法是：(1)先将高含盐有机废水蒸发结晶后产生固体盐，再对固体杂盐进行脱除有机物污染物的净化处理；(2)在高含盐环境下，去除高含盐污水中的有机物，再进行蒸发结晶从而得到干净的固体盐。关于第一种方式，目前业内多采用高温焚烧、热裂解和过热蒸汽碳化等方式，但存在设备投资成本和运行费用高、易产生二次污染等问题。关于第二种方式，由于高含盐有机废水中含有盐和大量的有毒、有害、难生物降解的有机物，采用传统的微生物法、常规的高级氧化技术(如芬顿试剂、臭氧催化等)难以有效去除，并且很难使蒸发结晶后的固体盐达到工业盐的标准。超临界水氧化(SCWO,SuperCriticalWaterOxidation)是在温度、压力高于水的临界温度(374.2℃)、临界压力(22.05MPa)的条件下，利用超临界水(SCW)的特性，使有机物在超临界水均相条件下发生的以水、二氧化碳为主要产物的氧化反应。由于超临界水氧化具有反应彻底且无二次污染等问题，在工业界受到越来越多的重视。在实际工程应用中，由于材料的腐蚀性和盐的析出造成的堵塞问题，SCWO技术难以实现规模化应用。为了解决这两个问题，超临界水热燃烧技术被发展起来。超临界水热燃烧(Supercriticalhydtothermalcombustion,SCHC)是指燃料或一定浓度的有机物与氧化剂在超临界水(温度>3740C,压力>22MPa)中发生剧烈氧化反应并产生水-热火焰的一种新型燃烧方式。当用水热火焰作为在超临界水氧化反应器内部的热源时，反应器进口物料可无须预热至超临界温度而直接进入反应器，利用超临界水热火焰产生的高温直接将进口物料升温至超临界以上温度而快速发生氧化反应。由于进口物料在反应器内进行，减少了管道和换热器腐蚀和盐沉积的问题。
技术实现思路
针对目前高含盐有机废水的净化和盐回收存在的问题，本专利技术提供一种超临界水热燃烧反应器及其处理工艺，在高含盐的环境下有效降解废水中的有机物，使得蒸发结晶后的盐满足工业盐的标准。本专利技术提供一种用于从有机废水中回收盐的超临界水热燃烧反应器，包括顶盖30，以及由承压壁04围成的筒状腔体，其特征在于：所述筒状腔体从上到下包括流体连通的水热燃烧反应室05、激冷室08和亚临界水室14；所述水热燃烧反应室05的侧壁包括外侧的承压壁04和内侧的蒸发壁03；所述蒸发壁03与所述承压壁04之间的环隙为蒸发壁区10；所述承压壁04上设有蒸发壁区进水口06和蒸发壁区出水口07；所述顶盖30上安装有用于混合燃料和氧化剂并喷入所述水热燃烧反应室05的第一气液混合喷射装置01；所述水热燃烧反应室05的侧壁上部设有净化水出口15，侧壁中部安装有用于混合污水和氧化剂并喷入所述水热燃烧反应室05的第二气液混合喷射装置02；所述激冷室08的侧壁包括外侧的承压壁04和内侧的渗透壁09；所述渗透壁09与所述承压壁04之间的环隙为冷却水室13；所述承压壁04上设有冷却水室进水口11和冷却水室出水口12；所述亚临界水室14的底部设有高盐水出口16。优选地，所述第一气液混合喷射装置01的上端位于水热燃烧反应室05外且设有燃料进口和氧气进口，中部设有用于混合燃料和氧气的混合室，下端位于水热燃烧反应室05内且设有开口朝下的燃料喷嘴。优选地，所述第二气液混合喷射装置02的一端位于水热燃烧反应室05外且设有污水进口和富氧空气进口，另一端伸入水热燃烧反应室05内且设有开口朝向水热燃烧反应室05中心轴的物料喷嘴。优选地，所述蒸发壁区进水口06设置在所述蒸发壁区10下部的承压壁04上，所述蒸发壁区出水口07设置在所述蒸发壁区10上部的承压壁04上。优选地，所述冷却水室进水口11设置在所述冷却水室13下部的承压壁04上，所述冷却水室出水口12设置在所述冷却水室13上部的承压壁04上。优选地，所述渗透壁09的孔隙度从上到下逐渐增大。优选地，所述渗透壁09的上部呈倒锥状，下部呈圆柱状。优选地，在所述顶盖30上设有两个或两个以上均匀布置的第一气液混合喷射装置01。优选地，所述水热燃烧反应室05的侧壁中部设有至少一层第二气液混合喷射装置02，每层设置两个或两个以上呈对撞流形式布置的第二气液混合喷射装置02。本专利技术还提供一种用于从高含盐有机废水中回收盐的系统，其特征在于：包括任一所述的超临界水热燃烧反应器，以及与所述反应器连接的燃料管路、第一氧化剂管路、污水管路和第二氧化剂管路。优选地，所述燃料管路包括依次通过管路连接的燃料罐19、燃料罐辅助增压泵20、水力射流泵21和第一换热器22；所述水力射流泵21上设有燃料进口、进水口和出液口，其出液口连接所述第一换热器22的燃料进口，所述第一换热器22的燃料出口连接所述反应器的第一气液混合喷射装置01的燃料进口；所述第一换热器22的热水入口连接所述反应器的净化水出口15，其热水出口连接所述水力射流泵21的进水口；所述第一氧化剂管路包括依次通过管路连接的液氧储罐24、液氧高压泵32和液氧汽化器25；所述液氧汽化器25的氧气出口连接所述第一气液混合喷射装置01的氧气进口；所述污水管路包括通过管路连接的污水调节罐17和污水高压泵18；所述污水高压泵18的出口连接所述反应器的第二气液混合喷射装置02的污水进口；所述第二氧化剂管路包括富氧空气生产装置31，其富氧空气出口连接所述第二气液混合喷射装置02的富氧空气进口；所述反应器的高盐水出口16连接第二换热器26的盐水入口，所述第二换热器26的盐水出口连接多效蒸发结晶器27。优选地，所述第一换热器22的热水出口还连接汽水分离器23的入口；所述汽水分离器23的出水口连接冷凝水储罐28的进水口；所述多效蒸发结晶器27的出水口连接所述冷凝水储罐28的进水口；所述反应器的蒸发壁区出水口07和冷却水室出水口12连接所述冷凝水储罐28的进水口；所述冷凝水储罐28的出水口分别连接冷凝水高压泵29的入口和所述第二换热器26的冷水入口；所述冷凝水高压泵29的出口分别连接所述反应器的蒸发壁区进水口06和冷却水室进水口11。本专利技术还提供一种从高含盐有机废水中回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于从有机废水中回收盐的超临界水热燃烧反应器，包括顶盖(30)，以及由承压壁(04)围成的筒状腔体，其特征在于：/n所述筒状腔体从上到下包括流体连通的水热燃烧反应室(05)、激冷室(08)和亚临界水室(14)；/n所述水热燃烧反应室(05)的侧壁包括外侧的承压壁(04)和内侧的蒸发壁(03)；所述蒸发壁(03)与所述承压壁(04)之间的环隙为蒸发壁区(10)；所述承压壁(04)上设有蒸发壁区进水口(06)和蒸发壁区出水口(07)；/n所述顶盖(30)上安装有用于混合燃料和氧化剂并喷入所述水热燃烧反应室(05)的第一气液混合喷射装置(01)；所述水热燃烧反应室(05)的侧壁上部设有净化水出口(15)，侧壁中部安装有用于混合污水和氧化剂并喷入所述水热燃烧反应室(05)的第二气液混合喷射装置(02)；/n所述激冷室(08)的侧壁包括外侧的承压壁(04)和内侧的渗透壁(09)；所述渗透壁(09)与所述承压壁(04)之间的环隙为冷却水室(13)；所述承压壁(04)上设有冷却水室进水口(11)和冷却水室出水口(12)；/n所述亚临界水室(14)的底部设有高盐水出口(16)。/n

【技术特征摘要】
1.用于从有机废水中回收盐的超临界水热燃烧反应器，包括顶盖(30)，以及由承压壁(04)围成的筒状腔体，其特征在于：
所述筒状腔体从上到下包括流体连通的水热燃烧反应室(05)、激冷室(08)和亚临界水室(14)；
所述水热燃烧反应室(05)的侧壁包括外侧的承压壁(04)和内侧的蒸发壁(03)；所述蒸发壁(03)与所述承压壁(04)之间的环隙为蒸发壁区(10)；所述承压壁(04)上设有蒸发壁区进水口(06)和蒸发壁区出水口(07)；
所述顶盖(30)上安装有用于混合燃料和氧化剂并喷入所述水热燃烧反应室(05)的第一气液混合喷射装置(01)；所述水热燃烧反应室(05)的侧壁上部设有净化水出口(15)，侧壁中部安装有用于混合污水和氧化剂并喷入所述水热燃烧反应室(05)的第二气液混合喷射装置(02)；
所述激冷室(08)的侧壁包括外侧的承压壁(04)和内侧的渗透壁(09)；所述渗透壁(09)与所述承压壁(04)之间的环隙为冷却水室(13)；所述承压壁(04)上设有冷却水室进水口(11)和冷却水室出水口(12)；
所述亚临界水室(14)的底部设有高盐水出口(16)。


2.根据权利要求1所述的超临界水热燃烧反应器，其特征在于：
所述第一气液混合喷射装置(01)的上端位于水热燃烧反应室(05)外且设有燃料进口和氧气进口，中部设有用于混合燃料和氧气的混合室，下端位于水热燃烧反应室(05)内且设有开口朝下的燃料喷嘴；
和/或所述第二气液混合喷射装置(02)的一端位于水热燃烧反应室(05)外且设有污水进口和富氧空气进口，另一端伸入水热燃烧反应室(05)内且设有开口朝向水热燃烧反应室(05)中心轴的物料喷嘴。


3.根据权利要求1所述的超临界水热燃烧反应器，其特征在于：
所述蒸发壁区进水口(06)设置在所述蒸发壁区(10)下部的承压壁(04)上，所述蒸发壁区出水口(07)设置在所述蒸发壁区(10)上部的承压壁(04)上；
和/或所述冷却水室进水口(11)设置在所述冷却水室(13)下部的承压壁(04)上，所述冷却水室出水口(12)设置在所述冷却水室(13)上部的承压壁(04)上。


4.根据权利要求1所述的超临界水热燃烧反应器，其特征在于：所述渗透壁(09)的孔隙度从上到下逐渐增大；优选地，所述渗透壁(09)的上部呈倒锥状，下部呈圆柱状。


5.根据权利要求1所述的超临界水热燃烧反应器，其特征在于：
所述顶盖(30)上设有两个或两个以上均匀布置的第一气液混合喷射装置(01)；
和/或所述水热燃烧反应室(05)的侧壁中部设有至少一层第二气液混合喷射装置(02)，每层设置两个或两个以上呈对撞流形式布置的第二气液混合喷射装置(02)。


6.用于从有机废水中回收盐的系统，其特征在于：包括权利要求1-5任一所述的超临界水热燃烧反应器，以及与所述反应器连接的燃料管路、第一氧化剂管路、污水管路和第二氧化剂管路。


7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：
所述燃料管路包括依次通过管路连接的燃料罐(19)、燃料罐辅助增压泵(20)、水力射流泵(21)和第一换热器(22)；所述水力射流泵(21)上设有燃料进口、进水口和出液口，其出液口连接所述第一换热器(22)的燃料进口，所述第一换热器(22)的燃料出口连接所述反应器的第一气液混合喷射装置(01)的燃料进口；所述第一换热器(22)的热水入口连接所述反应器的净化水出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张克江，
申请(专利权)人：成都九翼环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51