本发明专利技术公开了一种基于生化‑超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，包括物料输送系统、厌氧系统、第一缺氧系统、第一好氧系统、第二缺氧系统、第二好氧系统、沉淀池、硝化液回流系统、液氧供给系统、有机废水预处理系统、超临界水氧化反应系统及冷却降压系统、换热系统、软化水输送系统、分离系统、以及能量回收系统。本发明专利技术采用先生化后超临界水氧化的处理创新理念，结构设计合理，能够有效降解高毒性、难降解的含氮有机废水，实现气态氮、含氮液态化合物以及盐的分离、以及气态氮的无污染排放以及含氮液态化合物的回收再利用。
【技术实现步骤摘要】
一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置
本专利技术属于环境保护与有机废水无害化处理装置
，是一种有机结合生化方法与超临界水氧化方法的脱氮装置，具体涉及一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置。
技术介绍
超临界水氧化(Supercriticalwateroxidation，简称SCWO)技术由于具有反应速率快、反应彻底(＞99.99％)、反应自热、无二次污染等优势被应用于去除稳定且具有毒性的含氮有机物中，氨氮作为含氮有机物的重要含氮中间产物，高温下具有很好的稳定性，即使温度上升到550℃，氨氮去除率也才达到42.82％，因此如何利用超临界水氧化技术对含氮有机物进行高效、节能脱氮成为一个学者面临的难题。但是，在现有的许多超临界水氧化专利中，很少提及含氮有机物的超临界水氧化的脱氮装置，更加没有既考虑有机物脱氮问题，同时也没有考虑有机物生化性差的问题。基于超临界水氧化具有反应器的腐蚀、盐沉积、热量传递等问题，公开号为CN112408575A的专利申请“一种高浓度含氮有机废水超临界水氧化的脱氮装置”中虽然考虑到盐沉积问题，在反应器中设置搅拌器、放置催化剂的双层隔板以及排放硝酸盐的储盐罐，但是其并未充分考虑硝酸盐等对反应器管道的堵塞问题，虽然也考虑到了热量传递问题，但是未对超临界水氧化释放的热能进行充分利用，虽然考虑到了通过分级氧化来实现提高氨氮去除率从而提高总氮去除率，但是并未考虑到氧化剂的分级注入。另外虽然考虑到了利用超临界水氧化技术来有效脱氮，但是忽略了超临界水氧化技术的苛刻条件(高温高压)间接提高有机物脱氮的成本。虽然考虑到了可以通过升高温度、注入辅助燃料(如甲醇、乙二醇、异丙醇等)来提高氨氮去除率以至于实现含氮化合物的降解去除，但是忽略反应器的承受温度以及温度达到一定程度时，升高温度，氨氮去除率不明显的特点，升高温度间接反映对反应器的耐高温能力以及增加制作反应器的成本。由于未考虑到含氮废水可能的低BOD5/COD值，也即未考虑污水可能存在的可生化性差的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，采用先生化后超临界水氧化的处理创新理念，结构设计合理，能够有效降解高毒性、难降解的含氮有机废水，实现气态氮、含氮液态化合物以及盐(主要为硝酸盐与亚硝酸盐)的分离、以及气态氮的无污染排放以及含氮液态化合物的回收再利用。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术公开了一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，包括物料输送系统、生化处理系统、硝化液回流系统、液氧供给系统、有机废水预处理系统、超临界水氧化反应系统、冷却与降压系统、软化水输送系统、能量回收系统以及分离系统；所述生化处理系统，包括依次相连的厌氧单元、第一缺氧单元、第一好氧单元、第二缺氧单元、第二好氧单元及沉淀池；其中，物料输送系统的出口与所述厌氧单元的入口相连，厌氧单元、第一缺氧单元、第一好氧单元、第二缺氧单元及第二好氧单元的其中一路出口均与硝化液回流系统相连，第一缺氧单元、第一好氧单元、第二缺氧单元、第二好氧单元及沉淀池的一路出口均连接至污泥缓冲罐；沉淀池的另一路出口连接至能量回收系统；所述液氧供给系统是由液氧缓冲罐、液氧储罐及高压液氧泵组成的闭合回路，高压液氧泵的出口端与超临界水氧化反应系统入口相连，超临界水氧化反应系统的出口与冷却降压系统的入口端相连；所述有机废水预处理系统，包括依次相连的高压泵及预加热器，高压泵的进口与液氧储罐的出口相连；所述超临界水氧化反应系统包括超临界水氧化反应器，且超临界水氧化反应器设有两个入口，一个与高压液氧泵相连，另一个与预加热器相连；经过生化处理系统生化处理后的有机废水通过分段氧化处理，包括在预热器预加热器的第一氧化阶段以及超临界水氧化反应器中的第二氧化阶段；所述冷却降压系统，包括冷却器与换热器，换热器的一个进口与超临界水氧化反应系统出口相连，另一个进口与软化水输送系统的出口相连，换热器的一路出口与能量回收系统相连，另一路出口连接至分离系统；所述能量回收系统，包括加热器，且加热器入口分别与沉淀池出口以及超临界水氧化反应器的顶端出口相连。优选地，所述物料输送系统是由物料储罐、高压物料泵以及物料缓冲罐组成的闭合回路，物料储罐与高压物料泵之间设有流量计，在物料储罐、高压物料泵及物料缓冲罐上还设有压力表；厌氧单元的入口与物料缓冲罐的出口相连。优选地，所述软化水输送系统包括软化水罐及高压软化水泵，且二者之间接有流量计。优选地，所述分离系统包括气液分离单元和气体混合物分离单元；其中：所述气液分离单元包括高压泵、第一气体储罐、硝酸盐储罐及气液分离器，在换热器与气液分离单元之间连有流量计，第一气体储罐与硝酸盐储罐两端都连有压力表，在气液分离器与气体储罐之间连有流量计，在气液分离器与硝酸盐储罐之间连有流量计；所述气液混合物分离单元包括氢氧化铝储罐、第二气体储罐以及硝化液回流罐，第二气体储罐与硝化液回流罐两端都连有压力表，氢氧化铝储罐与硝化液回流罐之间依次连有流量计与高压泵。优选地，超临界水氧化反应器底部连接有离心萃取器，反应产生的气液混合物依次流经离心萃取器、第一换热器和减压器后流入高压气液分离器中；经离心萃取器分离的含氮液态化合物储存于储液罐。优选地，污泥缓冲罐上还设有压力表，硝化液回流系统采用硝化液回流罐，且在该硝化液回流罐上还设有压力表。优选地，在厌氧单元内设有厌氧折流板反应器，在第一缺氧单元内设有第一搅拌器，第二缺氧单元内设有第二搅拌器；在第一好氧单元和第二好氧单元中各设有一个用于增加液体中氧气含量的曝气系统。优选地，在超临界水氧化反应器外部采用保温隔热墙用于减少热量的传递导致的能量损失。优选地，液氧管道与超临界水氧化反应器的交点位于超临界水氧化反应器高度的2/3处；预加热器出口管道与超临界水氧化反应器的交点位于超临界水氧化反应器高度的1/3处。优选地，超临界水氧化反应器内部设置带有小孔的双层隔板，双层隔板之间用于放置促进含氮有机物充分氧化分解的催化剂。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开的基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置有效结合了生化法的处理能力持久，处理规模大以及时间周期长的特征与超临界水氧化法的反应自热、反应较为彻底、反应迅速、无二次污染的特征，结合二者的优势合理的设计出适用于高浓度含氮有机废水的脱氮装置。创新优势体现在：第一，在进行废水的超临界水氧化处理之前加入了生化处理环节，可以有效进一步降低废水中的COD以及NH3-N、促进含氮有机物的进一步降解以及实现含氮有机废水的广泛利用；生化环节设置两个厌氧单元与两个好氧单元，有助于内部液体深度的反硝化与硝化处理；第二，本专利技术采用厌氧折流板技术与超临界水氧化工艺进行有机结合，并且超临界水氧化工艺中采取本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，其特征在于，包括物料输送系统、生化处理系统、硝化液回流系统、液氧供给系统、有机废水预处理系统、超临界水氧化反应系统、冷却与降压系统、软化水输送系统、能量回收系统以及分离系统；/n所述生化处理系统，包括依次相连的厌氧单元(X01)、第一缺氧单元(X02)、第一好氧单元(X03)、第二缺氧单元(X04)、第二好氧单元(X05)及沉淀池(CD)；其中，物料输送系统的出口与所述厌氧单元(X01)的入口相连，厌氧单元(X01)、第一缺氧单元(X02)、第一好氧单元(X03)、第二缺氧单元(X04)及第二好氧单元(X05)的其中一路出口均与硝化液回流系统相连，第一缺氧单元(X02)、第一好氧单元(X03)、第二缺氧单元(X04)、第二好氧单元(X05)及沉淀池(CD)的一路出口均连接至污泥缓冲罐(D03)；沉淀池(CD)的另一路出口连接至能量回收系统；/n所述液氧供给系统是由液氧缓冲罐(D11)、液氧储罐(D04)及高压液氧泵(P02)组成的闭合回路，高压液氧泵(P02)的出口端与超临界水氧化反应系统入口相连，超临界水氧化反应系统的出口与冷却降压系统的入口端相连；/n所述有机废水预处理系统，包括依次相连的高压泵(P05)及预加热器(F01)，高压泵(P05)的进口与液氧储罐(D04)的出口相连；所述超临界水氧化反应系统包括超临界水氧化反应器(F02)，且超临界水氧化反应器(F02)设有两个入口，一个与高压液氧泵(P02)相连，另一个与预加热器(F01)相连；经过生化处理系统生化处理后的有机废水通过分段氧化处理，包括在预热器预加热器(F01)的第一氧化阶段以及超临界水氧化反应器(F02)中的第二氧化阶段；/n所述冷却降压系统，包括冷却器(LQ)与换热器(E02)，换热器(E02)的一个进口与超临界水氧化反应系统出口相连，另一个进口与软化水输送系统的出口相连，换热器(E02)的一路出口与能量回收系统相连，另一路出口连接至分离系统；/n所述能量回收系统，包括加热器(F03)，且加热器(F03)入口分别与沉淀池(CD)出口以及超临界水氧化反应器(F02)的顶端出口相连。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，其特征在于，包括物料输送系统、生化处理系统、硝化液回流系统、液氧供给系统、有机废水预处理系统、超临界水氧化反应系统、冷却与降压系统、软化水输送系统、能量回收系统以及分离系统；
所述生化处理系统，包括依次相连的厌氧单元(X01)、第一缺氧单元(X02)、第一好氧单元(X03)、第二缺氧单元(X04)、第二好氧单元(X05)及沉淀池(CD)；其中，物料输送系统的出口与所述厌氧单元(X01)的入口相连，厌氧单元(X01)、第一缺氧单元(X02)、第一好氧单元(X03)、第二缺氧单元(X04)及第二好氧单元(X05)的其中一路出口均与硝化液回流系统相连，第一缺氧单元(X02)、第一好氧单元(X03)、第二缺氧单元(X04)、第二好氧单元(X05)及沉淀池(CD)的一路出口均连接至污泥缓冲罐(D03)；沉淀池(CD)的另一路出口连接至能量回收系统；
所述液氧供给系统是由液氧缓冲罐(D11)、液氧储罐(D04)及高压液氧泵(P02)组成的闭合回路，高压液氧泵(P02)的出口端与超临界水氧化反应系统入口相连，超临界水氧化反应系统的出口与冷却降压系统的入口端相连；
所述有机废水预处理系统，包括依次相连的高压泵(P05)及预加热器(F01)，高压泵(P05)的进口与液氧储罐(D04)的出口相连；所述超临界水氧化反应系统包括超临界水氧化反应器(F02)，且超临界水氧化反应器(F02)设有两个入口，一个与高压液氧泵(P02)相连，另一个与预加热器(F01)相连；经过生化处理系统生化处理后的有机废水通过分段氧化处理，包括在预热器预加热器(F01)的第一氧化阶段以及超临界水氧化反应器(F02)中的第二氧化阶段；
所述冷却降压系统，包括冷却器(LQ)与换热器(E02)，换热器(E02)的一个进口与超临界水氧化反应系统出口相连，另一个进口与软化水输送系统的出口相连，换热器(E02)的一路出口与能量回收系统相连，另一路出口连接至分离系统；
所述能量回收系统，包括加热器(F03)，且加热器(F03)入口分别与沉淀池(CD)出口以及超临界水氧化反应器(F02)的顶端出口相连。
2.根据权利要求1所述的基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，其特征在于，所述物料输送系统是由物料储罐(D01)、高压物料泵(P01)以及物料缓冲罐(D02)组成的闭合回路，物料储罐(D01)与高压物料泵(P01)之间设有流量计，在物料储罐(D01)、高压物料泵(P01)及物料缓冲罐(D02)上还设有压力表；厌氧单元(X01)的入口与物料缓冲罐(D02)的出口相连。
3.根据权利要求1所述的基于生化-超临界水氧化耦合技术的高浓度含氮有机废水脱氮装置，其特征在于，所述软化水输送系统包括软化水罐(D06)及高压软化水泵(P03)，且二者之间接有流量计。
【专利技术属性】
技术研发人员：徐东海，王瀚，郭树炜，魏宁，梁钰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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