一种基于超临界水氧化技术的高含硫废水处理装置
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，特别是涉及一种基于超临界水氧化技术的高含硫废水处理装置。
背景技术
近年来，随着经济和人类社会的不断发展，染料、医药、农药以及石油化工等基础行业也蓬勃发展，不可避免会排出大量废水，而由于行业特性的原因，其排出的废水中常含有硫化物，主要包括硫醇、硫酚、硫醚、硫化氢等物质。硫化氢毒性较大，对水生生物具有较强的杀害能力；在通风不良条件下，当其聚集到一定浓度时，也会对操作人员产生毒害作用。此外，当含有硫化物的废水排放到水体中后，会与水体中的铁类金属反应，使水体发臭发黑，因此，国家对含硫废水有严格的排放标准。
超临界水氧化(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)技术是一种可实现对多种有机废物进行深度氧化处理的技术。超临界水氧化是通过氧化作用将有机物完全氧化为清洁的H2O、CO2和N2等物质，S、P等转化为最高价盐类稳定化，重金属氧化稳定固相存在于灰分中。超临界水氧化技术的原理是以超临界水为反应介质，经过均相的氧化反应，将有机物快速转化为CO2、H2O、N2和其他无害小分子，处理效率高，且不会形成二次污染。现有的超临界水氧化处理装置存在以下问题：
1、运用超临界水氧化技术可以将高含硫废水中的有机硫化物，例如硫醇、硫酚、硫醚彻底除去，但对于高含硫废水中的无机硫化物，例如硫化氢的处理效果并不好，不能将高含硫废水中的硫化物彻底除去。
2、当废水中的有机物含量超过20％时，就可以依靠反应过程中自身氧化放热来维持反应所需的温度，不需要额外供给热量，如果浓度更高，则可以放出更多的氧化热，这部分热能可以回收。但现有的超临界水氧化装置对于反应过程中的多余的热能未进行回收利用，造成了能源的浪费。
生物脱硫，又称生物催化脱硫(简称BDS)，生物脱硫是利用微生物或它所含的酶催化含硫化合物(H2S、有机硫)、将其所含的硫积放出来(转化为S0或单质S)的过程。进入微生物细胞的硫成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，使污染物得以去除，该法适合处理低浓度的含硫化物废水。
现有的装置还有待进一步改进，因此需要一种基于超临界水氧化技术的高含硫废水处理装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于超临界水氧化技术的高含硫废水处理装置，通过设置预处理模块、超临界水氧化模块、余热回收利用模块和生物脱硫模块，解决了现有的超临界水氧化装置未能将高含硫废水中的硫彻底除去以及现有的超临界水氧化装置对于反应过程中的多余的热能未进行回收利用，造成了能源的浪费问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于超临界水氧化技术的高含硫废水处理装置，包括预处理模块、超临界水氧化模块、余热回收利用模块和生物脱硫模块；所述预处理模块包括废水收集罐、第一高压泵、加热水解罐、配料罐、氧化剂增压泵和第一吸收罐；所述废水收集罐的顶部连接有收集管；所述第一高压泵的第一吸水管插在废水收集罐内；所述第一高压泵的第一输水管与加热水解罐相连接；所述第一吸收罐与加热水解罐通过第一排气管相连接；所述配料罐与加热水解罐通过第二输水管相连接；所述氧化剂增压泵与配料罐通过第一排气管相连接；所述配料罐的底部设置有搅拌装置；所述超临界水氧化模块包括第二高压泵、超临界水氧化反应罐和降压器；所述第二高压泵的第二吸水管插在配料罐内；所述第二高压泵的第三输水管与超临界水氧化反应罐相连接；所述超临界水氧化反应罐的顶面呈圆形；所述超临界水氧化反应罐的顶部设置有进料管和第二排气管；所述超临界水氧化反应罐的上部还设置有空气进入口；所述超临界水氧化反应罐的内部还设置有搅拌清理装置；所述搅拌清理装置用于将废水和空气搅拌混匀和清理反应过程中堆积在内壁的无机盐；所述超临界水氧化反应罐的底部还设置有降压器；所述余热回收利用模块包括气液分离罐、余热锅炉、冷凝装置和第二吸收罐；所述气液分离罐与降压器之间通过第四输水管相连接；所述冷凝装置与气液分离罐的顶部通过第三排气管相连接；所述余热锅炉与气液分离罐之间通过第三高压泵连接；所述余热锅炉包括锅筒和烟道；所述锅筒和烟道固定连接；所述锅筒的顶部设置有安全阀和排气口；所述排气口与冷凝装置之间通过第四排气管相连接；所述锅筒的一端设置有进水口；所述锅炉的另一端设置有出水口；所述烟道的一端设置有进气口；所述烟道的另一端设置有出气口；所述第二吸收罐与烟道出气口之间通过第五排气管连接；所述生物脱硫模块包括吸收塔、生物反应器和沉积罐；所述吸收塔与冷凝装置通过第五输水管相连接；所述生物反应器与吸收塔之间通过第六输水管连接；所述生物反应器的底部设置有曝气装置；所述生物反应器的上方还设置有加料装置；所述曝气装置与氧化剂增压泵相连接；所述生物反应器上设置有PH检测装置；所述生物反应器内投放有硫化细菌；所述沉积罐与生物反应器之间通过第七输水管连接；所述沉积罐与反应器之间通过第四高压泵相连接；所述第二输水管、第四输水管、第五输水管、第六输水管、第七输水管上均设置有控制阀门。
进一步地，所述第一吸收罐、第二吸收罐内均装有氢氧化钠溶液。
进一步地，所述超临界水氧化反应罐的周侧面还设置有温度传感器和压力传感器。
进一步地，所述超临界水氧化反应罐内的温度范围为374.3℃-500℃；所述超临界水氧化反应罐内的压强范围为22.064MPa-23MPa。
进一步地，所述余热锅炉内还设置有蒸汽蓄热器。
进一步地，所述硫化细菌为氧化亚铁硫杆菌、脱氮硫杆菌或者排硫杆菌。
进一步地，所述生物反应器内的PH值的范围控制在2.0-3.5。
进一步地，所述生物反应器内的PH值为2.2。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明针对现有的超临界水氧化装置未能将高含硫废水中的硫彻底除去的问题；采用了以超临界水氧化技术脱硫为主，生物脱硫为辅的高含硫废水处理装置对高含硫废水进行处理；使得废水中的有机硫化物和无机硫化物均得到有效的处理。
2、本发明针对现有的超临界水氧化装置对于反应过程中多余的热量未进行回收利用，造成能源的浪费的问题；设置了余热锅炉、蒸汽蓄热器，使得超临界水氧化反应罐中多余的能量得到回收利用，更加节能环保。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于超临界水氧化技术的高含硫废水处理装置的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-废水收集罐，2-第一高压泵，3-加热水解罐，4-配料罐，5-氧化剂增压泵，6-第一吸收罐，7-第二高压泵，8-超临界水氧化反应罐，9-降压器，10-气液分离罐，11-余热锅炉，12-冷凝装置，13-第二吸收罐，14-吸收塔，15-生物反应器，16-沉积罐，17-收集管，18-第一吸水管，19-第一输水管，20-控制阀门，21-进料管，22-第二排气管，23-空气进入口，24-搅拌清理装置，25-压力传感器，26-温度传感器，27-锅筒，28-安全阀，29-排气口，30-烟道，31-蒸汽蓄热器，32-第三高压泵，33-加料装置，34-PH检测装置，35-曝气装置，36-第四高压泵，37-搅拌装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“上部”、“内”、“一端”、“另一端”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1所示，本发明为一种基于超临界水氧化技术的高含硫废水处理装置，包括预处理模块、超临界水氧化模块、余热回收利用模块和生物脱硫模块；预处理模块包括废水收集罐1、第一高压泵2、加热水解罐3、配料罐4、氧化剂增压泵5和第一吸收罐6；废水收集罐1的顶部连接有收集管17；第一高压泵2的第一吸水管18插在废水收集罐1内；第一高压泵2的第一输水管19与加热水解罐3相连接；第一吸收罐6与加热水解罐3通过第一排气管相连接；配料罐4与加热水解罐3通过第二输水管相连接；氧化剂增压泵5与配料罐4通过第一排气管相连接；配料罐4的底部设置有搅拌装置37；超临界水氧化模块包括第二高压泵7、超临界水氧化反应罐8和降压器9；第二高压泵7的第二吸水管插在配料罐4内；第二高压泵7的第三输水管与超临界水氧化反应罐8相连接；超临界水氧化反应罐8的顶面呈圆形；超临界水氧化反应罐8的顶部设置有进料管21和第二排气管22；超临界水氧化反应罐8的上部还设置有空气进入口23；超临界水氧化反应罐8的内部还设置有搅拌清理装置24；搅拌清理装置24用于将废水和空气搅拌混匀和清理反应过程中堆积在内壁的无机盐；超临界水氧化反应罐8的底部还设置有降压器9；超临界水氧化反应罐8的周侧面还设置有温度传感器26和压力传感器25；超临界水氧化反应罐8内的温度范围为374.3℃-500℃；超临界水氧化反应罐8内的压强范围为22.064MPa-23MPa；余热回收利用模块包括气液分离罐10、余热锅炉11、冷凝装置12和第二吸收罐13；第一吸收罐6、第二吸收罐13内均装有氢氧化钠溶液；气液分离罐10与降压器9之间通过第四输水管相连接；冷凝装置12与气液分离罐10的顶部通过第三排气管相连接；余热锅炉11与气液分离罐10之间通过第三高压泵32连接；余热锅炉11包括锅筒27和烟道30；锅筒27和烟道30固定连接；锅筒27的顶部设置有安全阀28和排气口29；排气口29与冷凝装置12之间通过第四排气管相连接；锅筒27的一端设置有进水口；锅炉的另一端设置有出水口；烟道30的一端设置有进气口；烟道30的另一端设置有出气口；第二吸收罐13与烟道30出气口之间通过第五排气管连接；余热锅炉11内还设置有蒸汽蓄热器31；生物脱硫模块包括吸收塔14、生物反应器15和沉积罐16；吸收塔14与冷凝装置12通过第五输水管相连接；生物反应器15与吸收塔14之间通过第六输水管连接；生物反应器15的底部设置有曝气装置35；生物反应器15的上方还设置有加料装置33；曝气装置35与氧化剂增压泵5相连接；生物反应器15上设置有PH检测装置34；生物反应器15内的PH值的范围控制在2.0-3.5；生物反应器15内的PH值为2.2；生物反应器15内投放有硫化细菌；沉积罐16与生物反应器15之间通过第七输水管连接；沉积罐16与反应器之间通过第四高压泵36相连接；第二输水管、第四输水管、第五输水管、第六输水管、第七输水管上均设置有控制阀门20。
本实施例的一个具体应用为：
将高含硫废水通过收集管17输送到废水收集罐1内，待废水收集罐1内的废水收集满时，开始处理；先打开第一高压泵2，将废水抽取到加热水解罐3中，通过加热，废水中的未溶解的硫化物溶解到水中；废水中的硫化氢气体通过第一排气管排入第一吸收罐6内被吸收；
打开第二输水管，将废水输送到配料罐4中；打开氧化剂增压泵5，将氧化剂输送到配料罐4中；配料罐4底部的搅拌装置37，将废水与氧化剂充分混合；
通过第二高压泵7，将废水输送到超临界水氧化反应罐8中；通过观察超临界水氧化反应罐8上的压力传感器25、温度传感器26；对超临界水氧化反应罐8内的温度和压力进行实时监控；经过反应处理，废水中的大部分有机硫化物被分解为硫酸盐；少部分无机硫化物依然没有被处理；废水中的含硫量大大降低；
硫酸盐堆积在超临界水氧化反应罐8的内壁容易堵塞，影响反应效率，此时用搅拌清理装置24对超临界水氧化反应罐8的内壁进行清理；反应完毕，通过降压器9，废水由气态逐渐变为液态；
打开第四输水管上的控制阀门20；废水被输送到气液分离罐10内；在气液分离罐10内的水蒸气、硫化氢气体被输送到冷凝管进行冷凝；在气液分离罐10内的盐溶液通过第三高压泵32被输送到余热锅炉11的锅筒27中；超临界水氧化反应罐8内多余的热量以气体输送的方式从第二排气管22输送到烟道30内，在蒸汽蓄热器31的作用下，热量被收集起来，对锅筒27内的盐溶液进行加热，盐溶液中的水分被蒸发，盐类以晶体的形式析出；充分利用了超临界水氧化反应罐8中的多余热量；水蒸气通过排气口29排出至冷凝装置12内；水蒸气、硫化氢气体通过冷凝气体变为液体；
打开第五输水管上的控制阀门20；废水进入吸收塔14中，吸收塔14内的吸收液含有硫碱弧菌的细胞培养液和NaHCO3-Na2CO3缓冲对，吸收H2S，得到反应液；打开第六输水管上的控制阀门20；反应液进入到反应器内；通过加料装置33向生物反应器15内加入盐酸溶液，调节PH值至2.2，通过生物反应器15内的氧化亚铁硫杆菌的分解，反应液中的硫被彻底除去，打开第七输水管上的控制阀门20；废水被输送到沉积罐16中，废水中的硫以硫单质的形式沉淀下来，通过检测，沉积罐16中的废水含硫量达标，则可以进行排放。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
