一种高浓度TNT炸药废水超临界水氧化自适应处理技术

技术领域

本发明涉及TNT炸药废水处理技术领域，尤其是涉及一种高浓度TNT炸药废水超临界水氧化自适应处理技术。

背景技术

超临界氧化物技术(SCWO)是20世纪80年代美国学者Modell提出的一种用于有机废液无害化处理的技术。高于临界温度和临界压力的状态称为超临界状态，处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以至于无法分辨，故称之此状态下的均匀相为超临界流体(SCF)。水兼具气体与液体高扩散性、高溶解力及低表面张力的特性，水在超临界状态下(T＞374℃，P＞22.1MPa)，水、水中有机物、氧气将形成一个相态，氧化反应不再受传质阻力限制，在极短时间内，使有机物和氧化剂在超临界水中迅速发生氧化反应。原水中的无机盐则与SCF分离而沉积出来，将有机物彻底氧化分解为CO

TNT红水是在TNT精制过程中产生的，粗制TNT中含酸，并含有许多杂质。这些杂质和酸必须除去，才能符合军用，因此需要精制。精制过程产生的红水呈不透明的深红色，溶解的有机物浓度高，呈碱性；其典型的成分为水76.5％、有机物17.6％、无机物5.9％。红水中的有机物成分异常复杂，已知其中含有的有机物小分子达70种以上，其中的红色焦油物的化学结构至今尚未弄清。TNT炸药废水处理难、污染危害大，为了使其能够达标排放或回用，各种先进的技术也不断研发并应用于该废水处理。其中以SCWO技术处理最为彻底，但目前市面该技术的应用不够成熟，发展较慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种高浓度TNT炸药废水超临界水氧化自适应处理技术，以SCWO技术为核心，实现对TNT炸药废水有机物及无机盐同时处理，同时实现了对SCWO设备经济控制，从热量回收控制、压力能回收、减少氧化剂消耗、副产物回收等方面，优化SCWO的工艺流程，大幅度降低运行成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种SCWO反应器，包括反应器斜管和反应器分离区，所述反应器斜管出口侧与所述反应器分离区一侧的壳体相连通；所述反应器斜管的管口处设置混合器，所述反应器斜管内部设置多孔管，所述多孔管与斜管外壳之间为斜管环隙，所述反应器斜管一侧的外壳上设置第二空气入口；

所述反应器分离区呈V型，其顶部设置端盖，其底部为排渣口，所述端盖上设置反应物出口，所述排渣口处设置第三控制阀，所述反应器分离区中部设置第二控制阀。

优选的，所述混合器上分别设置TNT炸药废水入口和第一空气入口，所述混合器内的TNT炸药废水管道与空气管道相连通并通过混合器出口端进入所述反应器斜管。

优选的，所述斜管环隙和所述反应器分离区相连通处设置隔板。

优选的，所述第二控制阀关闭，阻止系统内部压力降低，便于打开所述第三控制阀。

一种高浓度TNT炸药废水超临界水氧化自适应处理技术，使用一种SCWO反应器进行高浓度TNT炸药废水超临界水氧化自适应处理。

优选的，包括如下步骤：

S1、经过监测调制后的TNT炸药废水经增压泵的加压后进入加热器，之后进入废水预热器；

S2、空气经富氧膜组件处理后，经压缩机增压进入空气预热器中加热；

S3、所述经过加热的空气分成两路，一路与所述预热后的TNT炸药废水混合后进入SCWO反应器中进行氧化反应，另一路作为气膜流体通入所述SCWO反应器的斜管环隙；所述空气加热器和所述SCWO反应器之间设置温压控制仪；

S4、所述氧化反应的反应产物到达所述SCWO反应器的分离区后，所述反应产物中的无机盐至所述分离区底部的排渣口排出，脱盐后的产物由所述分离区顶部的反应物出口排出；

S5、所述产物排出后分为两路，分别经过废水预热器和空气预热器，汇合后进入高压气液分离器中，将所述产物中的H

S6、所述H

另一路经过低压气液分离器对所述产物中的H

优选的，所述步骤S1中监测包括测定TNT炸药废水总释放热THR和COD在线监测的数据。

优选的，根据所述TNT炸药废水进水COD浓度与THR测试结果，建立COD-THR关系，以所述COD在线监测数据为基础数据，调整进水量。

优选的，所述步骤S1中所述加热器上设置第一控制阀，用于调节加热器温度。

优选的，所述步骤S6中，所述其余产物为CO

因此，本发明采用上述一种高浓度TNT炸药废水超临界水氧化自适应处理技术，具有如下技术效果：

(1)利用锥形量热仪测定废水总释放热THR，与废水COD建立相关关系，完成基于COD-THR关系的自动控制模块；

(2)设计独特排盐结构，开展废水排盐控制自动连续化；

(3)设计SCWO设备经济控制技术，通过富氧膜组件在加压前增加空气中氧气的浓度、将气体产物通入膨胀机透平做功回收压力、多点注入使物料充分反应、设置多孔管和反应器斜管环隙防止斜管中局部过热、热量回收循环利用等技术，优化了SCWO的工艺流程，大幅度降低运行成本。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种高浓度TNT炸药废水超临界水氧化自适应处理技术流程示意图；

图2为本发明中一种SCWO反应器结构示意图。

附图标记

1、混合器；2、TNT炸药废水入口；3、第一空气入口；4、多孔管；5、斜管环隙；6、第二空气入口；7、分离区；8、端盖；9、排渣口；10、反应物出口；11、第三控制阀；12、第二控制阀；13、隔板。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

实施例一

如图2所示，一种SCWO反应器，包括反应器斜管和反应器分离区7，反应器斜管出口侧与反应器分离区7一侧的壳体相连通。反应器斜管的管口处设置混合器1，混合器1上分别设置TNT炸药废水入口2和第一空气入口3，混合器内的TNT炸药废水管道与空气管道相连通并通过混合器1出口端进入反应器斜管。

反应器斜管内部设置多孔管4，所述多孔管4与斜管外壳之间为所述斜管环隙5，所述反应器斜管一侧的外壳上设置第二空气入口6；预热后的空气通过第二空气入口6进入反应器斜管环隙5，防止反应器斜管中局部过热，同时可以使反应更加充分。

反应器分离区7呈V型，其顶部设置端盖8，其底部为排渣口9，端盖8上设置反应物出口10，排渣口9处设置第三控制阀11，反应器分离区7中部设置第二控制阀12。第二控制阀12关闭时，阻止系统内部压力降低，便于打开第三控制阀11排盐。反应器斜管环隙5和反应器分离区7相连通处设置隔板13，防止反应器分离区7中产生的无机盐等物质残存于反应器斜管环隙5中。

实施例二

使用实施例一中的一种SCWO反应器，进行高浓度TNT炸药废水处理，处理流程如图1所示。

一种高浓度TNT炸药废水超临界水氧化自适应处理技术，使用固含量15％，pH＝11，水体稳定，有强腐蚀性，CODCr为110000mg/L，无机总含盐量5.9％的TNT炸药废水。将反应温度设置为600℃、压力为27MPa、反应停留时间为60s、过氧量为350％。

具体的，包括如下步骤：

S1、经过监测调制后的TNT炸药废水经增压泵的加压后进入加热器，之后进入废水预热器。加热器上设置第一控制阀，用于调节加热器温度。

S2、空气经富氧膜组件处理后氧气的含量增加，之后再经压缩机增压进入空气预热器中加热。

S3、经过加热的空气分成两路，一路与预热后的TNT炸药废水在混合器1中混合后进入SCWO反应器中进行氧化反应，另一路作为气膜流体通入SCWO反应器的斜管环隙5。空气加热器和SCWO反应器之间设置温压控制仪。

S4、氧化反应的反应产物到达SCWO反应器分离区7后，反应产物中的无机盐至分离区7底部的排渣口9排出，脱盐后的产物由分离区7顶部的反应物出口10排出。

S5、产物排出后分为两路，分别经过废水预热器和空气预热器，汇合后进入高压气液分离器中，将产物中的H

S6、H

另一路经过低压气液分离器对产物中的H

COD在线监测根据需要用于TNT废水的调制或排放，COD在线监测数据反馈氧化反应进行的程度，根据设定的要求，利用温压控制器用于调整反应器的温度压力，直至达到设定要求。

步骤S1中，监测包括测定TNT炸药废水总释放热THR和COD在线监测数据。根据TNT炸药废水进水COD浓度与THR测试结果，建立COD-THR关系，以COD在线监测数据为基础数据，调整进水量；完成基于COD-THR关系的自动控制模块。

TNT炸药废水处理结果为：CODCr＝28mg/L，去除率可以达到99.97％，无机盐总含盐量0.1％，去除率98.30％。

本发明中通过SCWO技术对TNT炸药废水进行处理，通过建立COD-THR相关关系，实现对TNT废水进量、温度的控制。同时对SCWO反应器进行设计，利用重力沉降技术，实现废水排盐控制自动连续化。

本发明中设计了通过富氧膜组件在加压前增加空气中氧气的浓度、多点注入使物料充分反应、设置多孔管4和反应器斜管环隙5防止斜管中局部过热、将气体产物通入膨胀机透平做功回收压力、热量回收循环利用等技术，安全环保，降低了运行成本。

因此，本发明采用上述一种高浓度TNT炸药废水超临界水氧化自适应处理技术，以SCWO技术为核心，实现对TNT炸药废水有机物及无机盐同时处理，同时实现了对SCWO设备经济控制，从热量回收控制、压力能回收、减少氧化剂消耗、副产物回收等方面，优化SCWO的工艺流程，大幅度降低运行成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。