專利名稱：超臨界水氧化處理高濃度有機污染物熱流體發電設備及方法
技術領域：
本發明屬有機污染物處理設備及方法領域，特別是涉及一種超臨界水氧化處理高濃度有機污染物的設備及方法。
背景技術：
當前，為了提高熱機效率，火力發電機組采用超臨界鍋爐產生的超臨界水蒸氣驅動汽輪機旋轉，再帶動發電機發電，超臨界水氧化技術處理高濃度有機污染物，包括廢水、廢液、廢渣、污水處理廠的污泥，有機污染物經過高溫高壓氧化反應后變成二氧化碳和水，水分則成為高溫高壓的超臨界水，上述幾項構成的超臨界熱流體，熱值極高。將超臨界水氧化技術處理高濃度有機污染物后產生的熱流體驅動汽輪機旋轉，并帶動發電機發電，可開發污染物潛在資源，同時提高利用有機污染物資源熱機發電的效率。而目前國內外超臨界水氧化技術處理高濃度有機污染物后產生的超臨界熱流體沒有用于做功。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種超臨界水氧化處理高濃度有機污染物熱流體發電設備及方法，以解決現有氧化反應過程中產生的熱值沒有得到有效利用的缺陷。
技術方案本發明提供了一種超臨界水氧化處理高濃度有機污染物熱流體發電設備及方法，包括(1)將有機污染物和水混合成有機污染物水溶液；(2)將有機污染物水溶液和空氣或氧氣(11)在汽液混合器(3)中混合；(3)將混合液送入超臨界水氧化第一級反應器(5)和超臨界水氧化第二級反應器(6)中反應；(4)將污泥超臨界水氧化反應后產生的熱流體送入汽輪機(9)驅動汽輪機轉動；(5)汽輪機(9)旋轉并帶動發電機(10)發電；(6)排出泛氣12。
一種超臨界水氧化處理高濃度有機污染物熱流體發電設備，包括汽液混合器3、多極超臨界水氧化反應器(5)和(6)等、汽輪機(9)和發電機(10)，有機污染物和水的混合物在汽液混合器(3)和空氣或氧氣混合后進入多級超臨界水氧化反應器(5)和(6)等，反應產生熱流體送入汽輪機(9)，驅動汽輪機(9)轉動并排出泛氣(12)，汽輪機(9)旋轉并帶動發電機(10)發電。
所述的熱流體壓力大于22.1MPa，溫度大于373℃。
有益效果隨著我國城市污水處理廠的數量日益增加，污泥的數量越來越大，污泥的熱值達到2000～3000千卡/公斤干污泥，相當于煤炭的一半左右。為了提高火力發電廠熱機效率，蒸汽鍋爐已從原來的過熱蒸氣發展到超臨界水鍋爐，甚至為超超臨界水鍋爐。從鍋爐做功來看，超臨界水的溫度、壓力越高，其每度電耗煤量值就越少。而傳統的污泥焚燒處理過程中，還需經過污泥消化，機械脫水等工藝，焚燒后煙氣還需用堿液洗滌處理，這無疑增加了運行成本，而污泥超臨界水氧化發電將無需上述過程，將大大降低處理成本，將污泥作為水溶液直接送入反應器，加溫加壓反應，減少了焚燒預處理和煙氣后處理的費用，并且更有效的利用了處理超臨界水氧化反應過程中產生的熱能。
圖1超臨界氧化法處理污泥并發電流程圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
實施例1有城市污水處理廠排放的活性污泥，其中含有機物，固體顆粒物，重金屬等，其污泥物指標為COD濃度＞105mg/L，SS濃度5000～15000mg/L，將污泥直接引入混合器中與空氣(或氧氣)混合，之后進入超臨界水氧化反應器，超臨界水氧化反應之后的超臨界流體(以超臨界水為主，還有CO2等氣體)具有較高的熱值，將該超臨界流體送入相適應的汽輪機，驅動汽輪機高速旋轉，再帶動發電機轉子轉動發電.污泥經上述處理后，其中有機物充分氧化變成CO2和H2O，而顆粒物及無機鹽則不溶于超臨界水而沉淀分離，最終從反應器底部排出.排出液COD，SS，pH等指標均符合國家規定的排放標準，可以直接排放或作為工業水回用.方法是污泥中有機物充分氧化，利用氧化反應熱做功，將廢水氧化反應產生的化學熱能變為電能。
實施例2有化工企業排出的高濃度有機廢液，其中含有大量懸浮物，無機鹽等，屬于難降解有機污染物，其水質特征指標分別為COD濃度＞105mg/L，SS濃度＞1000mg/L，含鹽濃度＞104mg/L.將該有機廢液配成一定濃度的水溶液，與氧氣或空氣混合送入混合器，之后進入超臨界水氧化反應器，超臨界水氧化反應之后的超臨界流體(以超臨界水為主，還有CO2等氣體)具有較高的熱值，將該超臨界流體送入相適應的汽輪機，驅動汽輪機高速旋轉，再帶動發電機轉子轉動發電.污泥經上述處理后，其中有機物充分氧化變成CO2和H2O，而顆粒物及無機鹽則不溶于超臨界水而沉淀分離，最終從反應器底部排出.排出液COD，SS，pH等指標均符合國家規定的排放標準，排水可直接排放或作為工業水回用，方法是高濃度有機廢水超臨界氧化過程中，利用釋放的反應熱能做功，利用高濃度有機廢液潛在的熱值發電。
實施例3有化學制藥企業排出的母液，其中有機物濃度COD濃度＞105mg/L.含H2SO4和SS.將污泥直接引入混合器中與空氣(或氧氣)混合，之后進入超臨界水氧化反應器，超臨界水氧化反應之后的超臨界流體(以超臨界水為主，還有CO2等氣體)具有較高的熱值，將該超臨界流體送入相適應的汽輪機，驅動汽輪機高速旋轉，再帶動發電機轉子轉動發電.污泥經上述處理后，其中有機物充分氧化變成CO2和H2O，而顆粒物及無機鹽則不溶于超臨界水而沉淀分離，最終從反應器底部排出。排水COD濃度＜100mg/L，SS濃度＜10mg/L，SO42-濃度＜10mg/L.符合國家規定的排放標準，可以排放或回用，同時超臨界水氧化產生的熱流體可以驅動汽輪機旋轉，再帶動發電機發電。
權利要求
1.一種超臨界水氧化處理高濃度有機污染物熱流體發電的方法，包括下列步驟(1)將有機污染物和水混合成有機污染物水溶液(1)；(2)將有機污染物水溶液(1)和空氣或氧氣(11)在氣液混合器(3)中混合；(3)將混合流體送入超臨界水氧化反應器(5)中反應；(4)將污泥超臨界水氧化反應后產生的熱流體送入汽輪機(9)驅動汽輪機轉動；(5)汽輪機(9)旋轉并帶動發電機(10)發電；(6)排出泛氣(12)。
2.一種超臨界水氧化處理高濃度有機污染物熱流體發電設備，包括氣液混合器(3)、超臨界水氧化反應器(5)、汽輪機(9)和發電機(10)，有機污染物水溶液在氣液混合器(3)和空氣或氧氣混合后進入污泥超臨界水氧化第一級反應器(5)和超臨界水氧化第二級反應器(6)，反應產生熱流體送入汽輪機(9)，驅動汽輪機(9)轉動并排出泛氣(12)，并帶動發電機(10)發電。
3.如權利要求2所述的一種超臨界水氧化處理高濃度有機污染物熱流體發電系統，其特征在于所述的熱流體壓力大于22.1MPa，溫度大于373℃。
全文摘要
本發明涉及一種超臨界水氧化處理高濃度有機污染物熱流體發電設備及方法，有機污染物水溶液儲存在儲存桶(1)中，經液體加壓泵(2)加壓后進入氣液混合器(3)；空氣或氧氣(11)經氣體加壓泵(4)加壓后進入氣液混合器(3)，氣液在反應器混合后進入超臨界水氧化第一級反應器(5)和超臨界水氧化第二級反應器(6)，反應后排出的超臨界熱流體驅動汽輪機(9)旋轉，排出泛氣(12)，再帶動發電機(10)發電。本發明降低了當前超臨界水氧化過程中的運行成本，有效利用了處理過程中產生的熱能。
文檔編號C02F1/72GK101054910SQ20071004057
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者馬承愚, 朱飛龍, 郭凱琴, 趙曉春 申請人:東華大學