鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院醫(yī)療污水處理設(shè)備
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無鹽廢水在SCWO工藝中很容易被氧化降解。通常只含C、H、O、N的有機(jī)廢水不會造成反應(yīng)器的嚴(yán)重腐蝕，系統(tǒng)可長期運(yùn)行。處理此類廢水不需要特殊的反應(yīng)器設(shè)計(jì)。
為了降低含雜原子化合物在氧化過程中生成酸類可導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)低溫段出現(xiàn)腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，必須對反應(yīng)器進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。一種簡單的解決思路由數(shù)位研究者提出，即在反應(yīng)流中加入堿液中和生成的酸。但碳酸鹽的沉淀以及超臨界溫度下的腐蝕問題(見表2)指出了這種方法的風(fēng)險(xiǎn)性。圖2為反應(yīng)器區(qū)間內(nèi)過程溫度與pH值的關(guān)系圖，可行的操作是將堿液引入反應(yīng)區(qū)域的下游。廢水與氧化劑可以通過單獨(dú)的管路引入反應(yīng)器。鈦合金為構(gòu)成系統(tǒng)中預(yù)熱器的*材質(zhì)，因?yàn)椴糠钟袡C(jī)物在預(yù)熱器內(nèi)即被快速熱解、氧化成酸類，普通鋼材在高溫氧化環(huán)境中極易被腐蝕。反應(yīng)器主體材質(zhì)因450-600 oC的高溫應(yīng)選擇耐高溫的鎳基合金。反應(yīng)后的廢液引入常溫的NaOH或KOH堿液中和，形成弱堿性的亞臨界水溶液。研究表明超/亞臨界溫度的梯度變化對腐蝕沒有較大影響。由于堿性溶液在超臨界溫度下具有很強(qiáng)的腐蝕性，引入的堿液必須盡量減少接觸超臨界溫度區(qū)域，這可通過縮小反應(yīng)器與冷卻器的橫截面積來實(shí)現(xiàn)。此外，應(yīng)確保氧化后的廢液呈堿性，含氯化物或溴化物的高溫水溶液也會導(dǎo)致嚴(yán)重腐蝕。
此方案的亮點(diǎn)在于盡量縮短反應(yīng)器與液相接觸的時間。傳統(tǒng)SCWO工藝?yán)鋮s過程為A區(qū)至B區(qū)，先降溫后降壓，處理后的廢水由超臨界狀態(tài)降溫至亞臨界狀態(tài)，反應(yīng)器一直處于腐蝕性較強(qiáng)的亞臨界水浸泡狀態(tài)。新方案類似閃蒸工藝，廢水由A區(qū)至C區(qū)，先降壓再降溫，處理后的廢水由超臨界狀態(tài)降壓至過熱水蒸氣狀態(tài)，同時此過程伴隨著急速降溫。過熱水蒸氣的腐蝕性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于亞臨界水，可有效緩解廢水對反應(yīng)器的腐蝕。此外，冷卻段結(jié)構(gòu)的低壓力負(fù)荷，可選用如玻璃鋼的簡易結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與材質(zhì)選擇。
這兩個思路的缺點(diǎn)是與傳統(tǒng)SCWO工藝配備了換熱工段相比，沒有考慮熱交換，但zui大程度上避開了部分腐蝕問題。
含鹽廢水的問題
高濃度含鹽廢水遲早會導(dǎo)致反應(yīng)器堵塞，影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。此類廢水不能通過單一工序有效處理。低含鹽廢水可通過提高反應(yīng)系統(tǒng)清洗頻率來zui大程度降低鹽沉淀的影響。此外，圖3所示改進(jìn)工藝可對系統(tǒng)冷卻段進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，達(dá)到分離處理水中鹽的目的。
SCWO工藝處理含鹽廢水的理想方案是在系統(tǒng)前端加入如三效蒸發(fā)的鹽分離工序，但該方案提高了設(shè)備投資與運(yùn)行成本，同時造成了工業(yè)污鹽的產(chǎn)生。
鄉(xiāng)鎮(zhèn)醫(yī)院醫(yī)療污水處理設(shè)備成本問題
有關(guān)成本估算的研究都顯示SCWO技術(shù)具有很高的經(jīng)濟(jì)性。然而，涉及大型SCWO設(shè)備的工程案例很少，估算結(jié)果大多過分理想且偏差較大。一些研究顯示SCWO設(shè)備造價大約需要40萬元·t-1，運(yùn)行成本大概在150-200元·t-1。純氧作為氧化劑被認(rèn)為是主要的運(yùn)行成本，研究證明超過5%的過氧量就可滿足*氧化，但一些試點(diǎn)運(yùn)行研究仍然使用兩倍或更高的化學(xué)需氧量。從工業(yè)化應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性角度評價，應(yīng)杜絕高過氧量的不合理消耗。
另一方面，設(shè)備的維修保養(yǎng)頻率以及壽命或隨地理位置(平原、高原、臨海)的不同而出現(xiàn)變化，在某些研究中通常使用工業(yè)質(zhì)保期10年這個假設(shè)，但并不存在有效的科學(xué)依據(jù)證明所選設(shè)備材質(zhì)的長效穩(wěn)定性。同時，易損的高溫高壓反應(yīng)器是否適用于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下每年超過300天的實(shí)際運(yùn)行時間又存在著極大爭議，SCWO處理廢水過程與從單純的中間體生成明確產(chǎn)物的化學(xué)合成工藝并不相同。工業(yè)聚集區(qū)廢水末端治理工程投資和運(yùn)行成本中用于脫氮和難降解COD去除的費(fèi)用比例zui高。脫氮的成本主要集中在需要補(bǔ)充大量的外加碳源，有條件的項(xiàng)目可采用污泥水解或多點(diǎn)進(jìn)水多級AO工藝充分挖掘、利用廢水中的內(nèi)碳源，減少對外加商品碳源的依賴，zui大限度的降低脫氮成本。采用羥基氧化工藝去除難降解有機(jī)物電耗或藥耗較高，且需要定期更換催化劑，投資和運(yùn)行成本很高。制定工藝路線時，應(yīng)盡量提高前序工藝對難降解有機(jī)物的去除能力，將水解、微電解、預(yù)氧化、混凝沉淀、混凝氣浮、過濾、吸附等物理化學(xué)手段與復(fù)合式生物處理手段有機(jī)結(jié)合，zui大程度的削減羥基氧化的處理負(fù)荷。
城鎮(zhèn)污水處理廠污泥穩(wěn)定化處理產(chǎn)物的土地利用的處置方式是解決污泥處理產(chǎn)物出路zui重要和zui主要的形式，是實(shí)現(xiàn)污泥處理產(chǎn)物有機(jī)質(zhì)循環(huán)利用zui重要的途徑。“處置決定處理，處理必須滿足處置要求”，要保證處理產(chǎn)物滿足土地利用的要求，以厭氧消化、好氧發(fā)酵為代表的穩(wěn)定化處理是zui匹配和zui核心的處理手段，也是國內(nèi)外污泥處理工程廣泛應(yīng)用的工藝。
包括德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN4045)在內(nèi)的多個文獻(xiàn)對污泥穩(wěn)定化處理給出了一致定義，即經(jīng)穩(wěn)定化處理后，污泥中的固體物質(zhì)、產(chǎn)生氣味的物質(zhì)和病原菌得到減少;其內(nèi)涵是處理后的產(chǎn)物不再腐爛發(fā)臭，不腐爛發(fā)臭的根本原因在于微生物對穩(wěn)定化處理后產(chǎn)物的分解作用是緩慢的。已有研究表明，厭氧消化后的沼渣和好氧發(fā)酵產(chǎn)物富含生物腐殖酸，其主要成分為水溶性小分子的富里酸和非水溶性大分子的胡敏酸，這類物質(zhì)也被證實(shí)是微生物作用緩慢的物質(zhì)。這類物質(zhì)在自然生態(tài)系統(tǒng)中是重要的有機(jī)碳源，對土壤保水保肥、農(nóng)林作物增產(chǎn)有重要意義。厭氧消化和好氧發(fā)酵(包括產(chǎn)物陳化)不僅是簡單有機(jī)物的降解過程，也是這些穩(wěn)定化物質(zhì)的合成過程。這一穩(wěn)定化過程同時也實(shí)現(xiàn)了對產(chǎn)物的滅菌消毒，滿足園林綠化等土地利用方式的基本要求并具有改良土壤的作用，故稱之為“有機(jī)炭土”或“生物炭土”。行業(yè)內(nèi)也逐步認(rèn)識到穩(wěn)定化處理的重要意義和產(chǎn)物重要價值。
