專利名稱：太陽能加熱超臨界水污水處理設備及方法
技術領域：
本發明屬超臨界水污水處理領域，特別是涉及一種利用太陽能加熱超臨界水污水處理 設備及方法。
背景技術：
目前，全球都面臨著能源匱乏的挑戰，尤其是中國這樣的能源消耗大國。近年來，我 國經濟發展越來越受制于能源供應的限制，國家大力推進節能減排工程，同時積極尋找新 能源，太陽能的利用受到越來越多的國家和地區的重視。在本發明中，用太陽能集熱裝置 來加熱超臨界水氧化反應器，使高壓污水和氧氣的混合液溫度接近或超過水的臨界溫度， 使超臨界水氧化反應在不需電力加熱的條件下完成，節約了能源，降低了污水處理的成本。 太陽能由于可以直接轉換為污水的熱能，不需先轉換為電能然后再轉換為熱能，減少了兩 個能源轉換的過程中的損失，太陽能在此污水處理系統中能源利用效率高。隨著全球可再 生資源的枯竭和太陽能技術的發展，未來用太陽能作為能源的領域會越來越多，太陽能的 利用效率會越來越高，而且太陽能的利用成本也會慢慢降低。
地球所接受到的太陽能，只占太陽表面發出的全部能量的二十億分之一左右，這些能 量相當于全球所需總能量的3-4萬倍，可謂取之不盡，用之不竭。太陽能和石油、煤炭等 礦物燃料不同，不會導致"溫室效應"和全球性氣候變化，也不會造成環境污染。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種太陽能加熱超臨界水污水處理設備及方法，以 解決現有技術中污水處理能源消耗大的缺陷。 技術方案
本發明提供一種太陽能加熱超臨界水污水處理設備，包括制氧機(3)、預熱器(5)、 接收器(6)、超臨界反應器(8)、緩沖器(9)、氣液分離器(10)，污水箱(1)和制氧機 (3)分別通過泵(2)連通預熱器(5)，接收器(6)順次連通超臨界反應器(8)、緩沖 器(9)和氣液分離器(10),所述的接收器(6)上裝有太陽能集熱裝置(7)，制氧機(3) 和泵(2)之間裝有氧氣收集箱(4)。
所述的預熱器(5)的換熱冷/熱水進出口分別連通緩沖器(9)的換熱冷/熱水進出口。
所述的泵(2)為高壓柱塞泵(2)。
所述的太陽能集熱裝置(7)為槽形拋物面太陽能收集器、塔式太陽能收集器或盤式 可移動太陽能收集器。
一種太陽能加熱超臨界水污水處理方法，包括以下歩驟
1) 加壓混合污水氧氣，將污水和氧氣經泵(2)加壓后送入預熱器(5) 混合；
2) 預熱，將高壓污水和高壓氧氣在預熱器(5)中用熱交換水加熱后送入 接收器(6);
3) 加熱使高壓污水和氧氣混合液超臨界反應，高壓污水和氧氣混合液在 接收器(6)里經太陽能集熱裝置(7)加熱后反應或流入超臨界反應 器(8)經過電加熱反應；
4) 氣液分離，污水和氧氣在超臨界反應器(8)反應結束后流入緩沖器(9) 降溫、降壓后流入氣液分離器(10)完成氣液分離。
所述的步驟1中加壓的壓力為22. 1 25. OOMPA。 所述的步驟2中預熱為預熱到50 100攝氏度。 所述的步驟3中的超臨界反應溫度為374 500攝氏度。
太陽能集熱裝置接收器的表面溫度得達到超臨界水的溫度，即374攝氏度以上，就可 以不用電加熱污水。 有益效果
本發明利用太陽能進行超臨界水氧化法處理污水，效率高，C0D降解率可達99X，不 受水質種類和水質濃度變化的影響，不會產生二次污染，同時預熱器和緩沖器之間循環使 用產生的冷/熱水，節約了能耗。


圖l為本發明結構示意圖。
其中l-污水箱，2-泵，3-制氧機，4-氧氣收集箱，5-預熱器，6-接收器， 7-太陽能集熱裝置，8-超臨界水氧化反應器，9-緩沖器，10-氣液分離器。
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
采用太陽能集熱裝置處理某城市污水廠污泥，如圖所示，如圖所示，將污水箱l中的
污水和制氧機3制得的氧氣由氧氣收集箱4收集后，經高壓柱塞泵2加壓到25MPA后送入 預熱器5，預熱到50攝氏度混合；所示太陽能集熱裝置7采用槽形拋物面太陽能收集器； 當反射的陽光聚焦在一條直線上時，安置在焦點線上的鈦合金不銹鋼接收器6開始吸收被 聚焦的太陽輻射，使溫度達到400攝氏度，接收器6采集的熱量隨即被傳遞到管內流動的 高壓污水和氧氣的混合液上。在太陽能集熱裝置7和高壓泵的共同作用下，混合液的溫度 和壓力達到超臨界狀態，此時污水在超臨界水氧化反應器8中發生超臨界水氧化反應。太 陽能的持續轉換和該反應本身產生的熱量可以維持反應不斷進行。污泥經上述處理后有機 物充分氧化變成C02和H20，而顆粒物及無機鹽則不溶于超臨界水而沉淀分離，最終從超臨 界水氧化反應器8底部排出，反應結束后流入緩沖器9降溫、降壓后流入氣液分離器10 完成氣液分離，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。
實施例2
采用太陽能集熱裝置處理某造紙廠造紙黒液廢水，如圖所示，將污水箱l中的污水和 制氧機3制得的氧氣由氧氣收集箱4收集后，經高壓柱塞泵2加壓到2頓PA后送入預熱器 5，預熱到80攝氏度混合；所示太陽能集熱裝置7采用塔式太陽能收集器；定向反射鏡將 太陽能聚集在一個裝在塔頂的接收器6上，開始吸收被聚焦的太陽輻射，使溫度達到500 攝氏度，接收器6采集的熱量隨即被傳遞到管內流動的高壓污水和氧氣的混合液上。在太 陽能集熱裝置7和高壓泵的共同作用下，混合液的溫度和壓力達到超臨界狀態，此時污水 在超臨界水氧化反應器8中發生超臨界水氧化反應。太陽能的持續轉換和該反應本身產生 的熱量可以維持反應不斷進行。污泥經上述處理后有機物充分氧化變成C02和H20，而顆粒 物及無機鹽則不溶于超臨界水而沉淀分離，最終從超臨界水氧化反應器8底部排出，反應 結束后流入緩沖器9降溫、降壓后流入氣液分離器10完成氣液分離，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。
實施例3
采用太陽能集熱裝置處理某紡織廠印染廢水，如圖所示，將污水箱l中的污水和制氧 機3制得的氧氣由氧氣收集箱4收集后，經高壓柱塞泵2加壓到22. 1MPA后送入預熱器5， 預熱到100攝氏度混合；所示太陽能集熱裝置7采用盤式可移動太陽能收集器；功率在5 50KW之間， 一個旋轉對稱的拋物面短焦距聚集盤將太陽輻射聚集到安置在焦點附近接收器 6上，開始吸收被聚焦的太陽輻射，如溫度不到374攝氏度，則同時用電加熱使溫度達到 374攝氏度，接收器6采集的熱量隨即被傳遞到管內流動的高壓污水和氧氣的混合液上。 在太陽能集熱裝置7和高壓泵的共同作用下，混合液的溫度和壓力達到超臨界狀態，此時
污水在超臨界水氧化反應器8中發生超臨界水氧化反應。太陽能的持續轉換和該反應本身 產生的熱量可以維持反應不斷進行。污泥經上述處理后有機物充分氧化變成C02和H20，而 顆粒物及無機鹽則不溶于超臨界水而沉淀分離，最終從超臨界水氧化反應器8底部排出， 反應結束后流入緩沖器9降溫、降壓后流入氣液分離器10完成氣液分離，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。
權利要求
1.一種太陽能加熱超臨界水污水處理設備，其特征是包括制氧機(3)、預熱器(5)、接收器(6)、超臨界反應器(8)、緩沖器(9)、氣液分離器(10)，污水箱(1)和制氧機(3)分別通過泵(2)連通預熱器(5)，接收器(6)順次連通超臨界反應器(8)、緩沖器(9)和氣液分離器(10)，所述的接收器(6)上裝有太陽能集熱裝置(7)，制氧機(3)和泵(2)之間裝有氧氣收集箱(4)。
2. 如權利要求l所述的太陽能加熱超臨界水污水處理設備，其特征是所述的預熱器(5) 的換熱冷/熱水進出口分別連通緩沖器(9)的換熱冷/熱水進出口。
3. 如權利要求1或2所述的太陽能加熱超臨界水污水處理設備，其特征是所述的泵(2) 為高壓柱塞泵(2)。
4. 如權利要求3所述的太陽能加熱超臨界水污水處理設備，其特征是所述的太陽能集 熱裝置(7)為槽形拋物面太陽能收集器、塔式太陽能收集器或盤式可移動太陽能收集 器。
5. —種太陽能加熱超臨界水污水處理方法，其特征是包括以下歩驟1) 加壓混合污水氧氣，將污水和氧氣經泵(2)加壓后送入預熱器(5) 混合；2) 預熱，將高壓污水和高壓氧氣在預熱器(5)中用熱交換水加熱后送入 接收器(6);3) 加熱使高壓污水和氧氣混合液超臨界反應，高壓污水和氧氣混合液在 接收器(6)里經太陽能集熱裝置(7)加熱后反應或流入超臨界反應 器(8)經過電加熱反應；4) 氣液分離，污水和氧氣在超臨界反應器(8)反應結束后流入緩沖器(9) 降溫、降壓后流入氣液分離器(10)完成氣液分離。
6. 如權利要求5所述的太陽能加熱超臨界水污水處理方法，其特征是所述的步驟1中 加壓的壓力為22. 1 25. OOMPA。
7. 如權利要求5所述的太陽能加熱超臨界水污水處理方法，其特征是所述的步驟2中 預熱為預熱到50 100攝氏度。
8. 如權利要求5所述的太陽能加熱超臨界水污水處理方法，其特征是所述的歩驟3中 的超臨界反應溫度為374 500攝氏度。
全文摘要
本發明涉及一種太陽能加熱超臨界水污水處理設備，包括制氧機(3)、預熱器(5)、接收器(6)、超臨界反應器(8)、緩沖器(9)、氣液分離器(10)，所述的接收器(6)上裝有太陽能集熱裝置(7)，制氧機(3)和泵(2)之間裝有氧氣收集箱(4)。一種太陽能加熱超臨界水污水處理方法，包括以下步驟1)加壓混合污水氧氣；2)預熱；3)加熱使高壓污水和氧氣混合液超臨界反應；4)氣液分離。利用本發明處理污水，效率高，COD降解率可達99％，不受水質種類和水質濃度變化的影響，不會產生二次污染，同時預熱器(5)和緩沖器(9)之間循環使用產生的冷/熱水，節約了能耗。
文檔編號C02F1/02GK101357799SQ20081004269
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月9日 優先權日2008年9月9日
發明者侯偉麗, 朱飛龍, 李學文, 牛耀嵐, 趙曉春, 郭凱琴, 馬承愚 申請人:東華大學