專利名稱：一種高效處理航天推進劑廢水方法和專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保廢物處理技術(shù)，具體地說是一種高效處理航天推進劑廢水方法和專用設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著航空、航天事業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，用于航天發(fā)動機系統(tǒng)的推進劑燃料的產(chǎn)量日益增加，目前世界各國所使用的推進劑的燃料大都為N2O4/肼類(偏二甲基肼、一甲基肼、肼等)，如美國的大力神2導彈(使用N2O4/偏二甲肼144噸)，我國的長征系列運載火箭(助推火箭和一、二級使用N2O4/偏二甲肼共444噸)等(文獻1朝氣蓬勃的中國長征系列運載火箭，航天快訊，200029-30)，這種液體推進劑雖然具有良好的比沖性能和自燃特性，但其毒性很高，會對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成嚴重的危害。孟志紅等人研究發(fā)現(xiàn)偏二甲肼極易誘發(fā)腫瘤等疾病(文獻2孟志紅，不同途徑投用偏二甲肼誘發(fā)小鼠肺腺瘤的研究，腫瘤，1984，4(4)169-172)。近年來，世界各國對于軍事和民用航空、航天領(lǐng)域的投入都相繼增加，各種導彈、運載火箭的推進劑廢水以及廢棄的推進劑的排放量將會越來越大，未來將面臨更為嚴峻的環(huán)境污染問題，各航天大國對此高度重視，并積極著手解決。
目前，我國已經(jīng)報道了多種處理推進劑廢水的方法，如樊秉安等人采用光催化法進行水中偏二甲肼的降解處理(文獻3樊秉安，賈瑛，許國根，負載型TiO2固定相光催化降解水中偏二甲肼，上海環(huán)境科學，2000(5)12-15)，但發(fā)現(xiàn)經(jīng)過2h的光照后，偏二甲肼的降解率僅達到了65％，另有王彬等人采用TiO2-Cu2+體系進行偏二甲肼的降解處理(文獻4王彬，楊平.TiO2-Cu2+體系降解偏二甲肼的研究.云南環(huán)境科學.2000，19，(4)33-35)，賈瑛等人采用吸附法對土壤中偏二甲肼進行降解處理(文獻5賈瑛，許國根，徐勤等，農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，土壤中偏二甲肼的吸附及降解規(guī)律研究，2001，20(6)14-17)，但上述報道的這些處理方法的效果都不太理想，不僅處理效率較低，而且處理后偏二甲肼的殘余量仍然遠高于國家航天推進劑水污染物排放標準(文獻6國標GB14374-93，航天推進劑水污染物排放標準，1993，12，1)所要求的≤0.5mg/L的標準。因此，亟待發(fā)展能夠?qū)ν七M劑廢水進行徹底處理的高效率處理新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠高效率、徹底處理航天推進劑廢水中毒害有機廢物的廢水處理方法以及采用這種方法的專用設(shè)備。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種高效處理航天推進劑廢水方法首先將待處理的航天推進劑廢水經(jīng)清水稀釋，再加壓到28.0～30.0×106帕，預熱到溫度為350℃～370℃后，與高壓氧氣一同進入作為分解處理器的高壓釜中混合，同時對進入到高壓釜內(nèi)的所述混合廢水迅速加熱升溫到490℃～550℃，待處理航天推進劑廢水在流經(jīng)高壓釜的過程中的保留時間≥65秒時，其中所含的毒害有機成分偏二甲肼即可同氧氣發(fā)生迅速氧化分解發(fā)應，處理后的產(chǎn)物可經(jīng)冷卻后泄壓到常壓，最后再進行氣、液分離；所述處理后的產(chǎn)物由高壓釜的出口排出后亦可先進入預熱器，使所述高溫高壓產(chǎn)物流溫度得以降低，同時對待處理的新廢水進行預熱后，再進入冷卻器；待處理的航天推進劑廢水稀釋至其含有的毒害有機廢物占清水的質(zhì)量濃度為2～10％；所述廢水處理反應停留時間在95秒-120秒之間為佳；所述高壓氧氣的壓力P為28MPa≤P≤30Mpa；一種高效處理航天推進劑廢水方法的專用設(shè)備主要由高壓計量泵、廢水預熱器、增壓加氧器、外部設(shè)有加熱爐的高壓釜、冷卻器、氣液交換器及閥門組成，其中高壓計量泵的進水口分別與盛有待處理航天推進劑廢水的廢水儲罐及清水儲罐管路連接，一個出水口與增壓加氧器管路連接、另外兩個出水口通過管路經(jīng)由預熱爐構(gòu)成的廢水預熱器與高壓釜相連接，增壓加氧器的氧氣出口接至高壓釜，工業(yè)氧氣瓶接至增壓加氧器；高壓釜輸出端口一路至冷卻器、氣液分離器，另一路接至鹽水儲罐，氣液分離器具有氣體排放口，并與清水儲罐管路連接；主要由高壓計量泵、廢水預熱器、增壓加氧器、外部設(shè)有加熱爐的高壓釜、冷卻器、氣液交換器及閥門組成，其中高壓計量泵的進水口分別與盛有待處理航天推進劑廢水的廢水儲罐及清水儲罐管路連接，一個出水口與增壓加氧器管路連接、另外兩個出水口通過管路經(jīng)由熱回收筒及預熱爐構(gòu)成的廢水預熱器與高壓釜相連接，增壓加氧器的氧氣出口接至高壓釜，工業(yè)氧氣瓶接至增壓加氧器；高壓釜輸出端口一路經(jīng)預熱器熱回收筒至冷卻器、氣液分離器，另一路接至鹽水儲罐，氣液分離器具有氣體排放口，并與清水儲罐管路連接；在增壓加氧器與清水儲罐、增壓加氧器與高壓釜、冷卻器與氣液分離器之間設(shè)有背壓調(diào)節(jié)器；工業(yè)氧氣瓶與增壓加氧器、高壓釜與鹽水儲罐之間設(shè)有高壓閥；高壓釜上設(shè)溫度傳感器；高壓計量泵、冷卻器的出水口處分別設(shè)壓力傳感器；高壓計量泵的進水口與廢水儲罐及清水儲罐之間設(shè)低壓閥；所述高壓釜由釜體、密封環(huán)、上下端蓋和卡箍式密封夾箍構(gòu)成，釜體兩端部外壁分別設(shè)梯形槽，形成凸起的邊緣；上、下端蓋具有凸起的邊緣，在釜體端部與上、下端蓋相對界面邊緣為對稱斜坡形，二者接合后形成錐形槽，所述密封環(huán)置于釜體端部和端蓋連接處內(nèi)壁形成的錐形槽中，卡箍式密封夾箍為兩個端部具有夾鉗的半圓環(huán)結(jié)構(gòu)，通過其與端蓋和釜體端部外壁匹配的兩個夾鉗內(nèi)面分別與端蓋和釜體端部外壁凸起的邊緣面接觸連接，兩個卡箍式密封夾箍用螺栓連接在一起；所述增壓加氧器為罐狀焊接的高壓容器，罐體的頂端設(shè)工業(yè)氧氣入口、底端設(shè)高壓水入口，分別通過高壓閥與工業(yè)氧氣瓶及高壓計量泵連接，頂端另設(shè)高壓氧氣出口通過背壓調(diào)節(jié)閥與高壓釜的氧氣入口連接；其底部另設(shè)有高壓水出口，通過背壓調(diào)節(jié)閥與清水儲罐連接；所述熱回收筒為由兩個高溫密封接頭和一兩端開口的厚壁高壓筒狀容器構(gòu)成，高溫密封接頭和高壓筒狀容器之間采用錐面密封接觸并用螺紋進行密封連接。
本發(fā)明與現(xiàn)有的處理航天推進劑廢水技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點1.處理徹底、效率高，廢物降解率高。在待處理航天推進劑廢水流經(jīng)高壓釜超過95秒過程中，其所含的毒害有機成分——偏二甲肼即可同氧氣發(fā)生迅速氧化分解發(fā)應，被徹底氧化分解為CO2、N2和H2O，廢物分解率可保證達到99.99％以上。
2.節(jié)能，成本低。由于采用本發(fā)明處理廢水在發(fā)生氧化分解的整個反應過程中可放出大量熱量，因此，只需在工作起始的很短一段時間內(nèi)需由高壓釜外部的加熱爐供熱外，在后來的運行過程中，則完全可依靠反應自身放熱維持高壓釜內(nèi)的高溫條件，即只需高壓計量泵和增壓加氧器源源不斷的輸入待處理航天推進劑廢水和氧氣至高壓釜中，整個高壓釜內(nèi)的反應過程即可順利自發(fā)進行。因此，耗能少、處理成本降低。另外，實施本發(fā)明只需體積小、造價低的設(shè)備即可實現(xiàn)低成本徹底處理大批量航天推進劑廢水。本方法通過采用結(jié)構(gòu)簡單的以液壓方式工作的增壓加氧器，使得采用價格便宜的工業(yè)純氧作為氧源的方案得以實現(xiàn)，更降低了廢水處理成本。
3.具有環(huán)保意義。在廢水處理過程中，廢水中所含的無機鹽雜質(zhì)成分因在高壓釜的高溫高壓反應環(huán)境中溶解度驟降(趨于零)而析出，并從底部閥門定期排出；而處理后產(chǎn)物——CO2、N2和H2O等不產(chǎn)生任何附加污染，還可進入廢水預熱器，對待處理的新廢水進行預熱，氣體成分——CO2、N2等即可直接排放到大氣中，循環(huán)利用處理后得到的液體成分—H2O為完全無害的潔凈水，完全符合國家航天推進劑水污染物排放標準的要求，亦可直接供循環(huán)使用。本發(fā)明是目前一種理想的綠色環(huán)保廢水處理方法和設(shè)備。
4.操作安全。采用本發(fā)明增壓加氧器不僅可降低整套處理裝置的成本，而且避免了使用機械壓縮方式(如壓縮機)進行氧氣壓縮的工作過程中，因機械部件發(fā)生氧化、潤滑油脂過熱燃燒等引起的故障、危險。
5.易維護，使用方便。本發(fā)明高壓釜釜體的兩端開口，不僅利于快速、方便的對高壓釜內(nèi)部進行徹底清洗；而且使高壓釜的容積可調(diào)，可允許多個同型釜體接入，以實現(xiàn)快速增加高壓釜容積，滿足極大廢水處理量時對大容積處理器的需求；所采用的密封環(huán)具有雙重密封效果，既可在裝配過程中因受到擠壓作用產(chǎn)生預緊密封，又在工作過程中因受內(nèi)壓作用而實現(xiàn)自緊密封，因此，該密封環(huán)不僅易裝配，且密封效果好；卡箍式密封夾箍裝配時，不產(chǎn)生預緊力，故其裝拆更省力，更簡便快捷。


圖1為本發(fā)明方法的工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明方法的專用設(shè)備結(jié)構(gòu)意示圖。
圖3-1為圖2中高壓釜結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖3-2為圖3-1中卡箍式密封夾箍結(jié)構(gòu)圖。
圖3-3為圖3-2中卡箍式密封夾箍A-A視圖。
圖4為圖2中增壓加氧器的結(jié)構(gòu)意示圖。
圖5為圖2中熱回收筒結(jié)構(gòu)意示圖。
圖6為本發(fā)明另一實施例的專用設(shè)備結(jié)構(gòu)意示圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實施例1本發(fā)明方法如圖1、2所示，將已進行初步測定毒害污染成分——偏二甲肼含量的推進劑廢水注入廢水儲罐3，同時，清水儲罐2中注入去離子水。通過調(diào)節(jié)高壓計量泵4的推進劑廢水入口和稀釋用去離子水的流量，使從其出口流至由熱回收筒5及預熱爐6構(gòu)成的廢水預熱器中的待處理廢水中的偏二甲肼濃度含量保持在2g/L～10g/L范圍。本實施例中所采用的推進劑廢水中偏二甲肼含量為3g/L，因此不需要稀釋，直接由高壓計量泵4以24L/h的流量加壓到28.0±0.1×106帕后送入廢水預熱器中預熱。廢水在流經(jīng)預熱器的過程中，經(jīng)熱回收筒5(熱回收筒5需在開始運行10分鐘后，管內(nèi)充滿高溫高壓處理產(chǎn)物流體時發(fā)揮預熱作用)的預熱和采用PID方法控溫的預熱爐6雙重預熱后，使其溫度升到360℃±0.2℃。與此同時，高壓計量泵4的第三個進料口將來自裝有去離子水的清水儲罐1中的另一路清潔水由常壓加壓到29.0±0.1×106帕后送入增壓加氧器12中，將由工業(yè)氧氣瓶(鋼瓶)提供的約15×106帕的氧氣繼續(xù)增壓到超過背壓調(diào)節(jié)器10所設(shè)置的28.0×106帕后，從增壓加氧器12的出口排出，與從廢水預熱器流出的預熱到360℃±0.2℃的航天推進劑廢水一同由高壓釜11底部的入口送入容積為850ml的高壓釜11內(nèi)進行混合；這時，位于高壓釜11外部采用PID方法控溫的加熱爐8立即對該混合廢水、氧氣料流繼續(xù)加熱，使溫度迅速升高到500℃后(由于超臨界態(tài)水具有高傳熱效率，在5秒內(nèi)即可由360℃升溫達到500℃)，停止加熱，則廢水中的有機污染物成分(偏二甲肼)同氧氣發(fā)生迅速氧化分解反應(反應所放出的大量熱量，使高壓釜11內(nèi)的溫度維持在500℃～550℃，這樣可繼續(xù)維持后續(xù)輸入的待處理廢水和氧氣繼續(xù)發(fā)生迅速的氧化分解反應)，在廢水料流由高壓釜11底部逐漸流到頂端出口的約100s過程中，所含的有機污染物成分徹底得以氧化分解，處理后的高溫高壓產(chǎn)物流從高壓釜11頂端的出口流出，進入預熱器的熱回收筒5中，以逆流方式對高壓計量泵4新泵入的待處理廢水進行預熱后，同時該高溫高壓產(chǎn)物流溫度得以降低，由熱回收筒5的出口流出，再進入逆流式套管冷卻器15(本實施例采用水冷卻器)進一步冷卻到30±5℃，并通過泄壓閥泄壓到常壓后，進入氣液分離器16進行氣、液分離，氣體成分——CO2、N2、O2等直接排放到大氣中，液體成分——H2O為完全無害的潔凈水，可通過管路送至清水儲罐2供高增壓加氧器12為氧氣增壓循環(huán)使用。而沉積在高壓釜11底部的無機鹽雜質(zhì)成分因在高壓釜11的高溫高壓反應環(huán)境中溶解度驟降(趨于零)而析出，通過位于高壓釜11底部的高壓閥9排出到鹽水儲罐中加以清除，本實施例中，高壓釜11底部沉積的無機鹽雜質(zhì)量較少，每個月排一次即可。
其中，本發(fā)明中廢水處理反應停留時間在95秒-120秒之間即可達到最好處理效果(≥99.99％)，反應停留時間越長，具有同樣處理效果，但不能繼續(xù)提高廢水分解率。
本發(fā)明方法表明，航天推進劑廢水在達到高溫高壓(T≥500℃，P≥28Mpa)的超臨界狀態(tài)下，只需停留95秒的反應時間，其所含的毒害有機污染物成分(偏二甲肼，C2N2H8)即能夠同氧氣迅速發(fā)生如方程式(1)所示的氧化反應，徹底分解為CO2、N2和H2O，從而可實現(xiàn)徹底去除航天推進劑廢水中的毒害污染物。
由于廢水在發(fā)生氧化分解的整個反應過程中放出大量熱量，因此，本發(fā)明是一種高效處理航天推進劑廢水的方法，只需在工作起始的很短一段時間內(nèi)需由高壓釜11外部的加熱爐8供熱外，在后來的運行過程中，則完全可依靠反應自身放熱維持高壓釜11內(nèi)的高溫條件，只需高壓計量泵4和增壓加氧器12源源不斷的輸入待處理航天推進劑廢水和氧氣至高壓釜11中，即可使整個高壓釜11內(nèi)的反應過程順利自發(fā)進行。因此，本發(fā)明的一種高效處理航天推進劑廢水的方法耗能減少、處理成本降低。
本發(fā)明專用設(shè)備如圖2所示，主要由高壓計量泵4、廢水預熱器、增壓加氧器12、外部設(shè)有電加熱爐8的高壓釜11、冷卻器15、氣液交換器16及閥門組成，其中高壓計量泵4的三個進水口分別經(jīng)低壓閥2與盛有待處理航天推進劑廢水的廢水儲罐3及清水儲罐2管路連接，一個出水口與增壓加氧器12管路連接、兩個出水口通過管路經(jīng)由熱回收筒5及預熱爐6構(gòu)成的廢水預熱器與高壓釜11相連接，增壓加氧器12的氧氣出口接至高壓釜11，工業(yè)氧氣瓶7接至增壓加氧器12；高壓釜11輸出端口一路經(jīng)廢水預熱器的熱回收筒5至冷卻器15、氣液分離器16，另一路接至鹽水儲罐14，氣液分離器16具有氣體排放口，并與清水儲罐2管路連接。
其中在增壓加氧器12與清水儲罐2、增壓加氧器12與高壓釜11、冷卻器15與氣液分離器16之間設(shè)有背壓調(diào)節(jié)器10；工業(yè)氧氣瓶7與增壓加氧器12、高壓釜11與鹽水儲罐14之間設(shè)有高壓閥9；高壓釜11上設(shè)溫度傳感器T；高壓計量泵4的出水口處及冷卻器15的出水口處分別設(shè)壓力傳感器P；高壓計量泵4及冷卻器15的進水口與廢水儲罐3及清水儲罐2之間設(shè)低壓閥2。
所述高壓釜11結(jié)構(gòu)參見圖3-1，3-2，3-3，所述高壓釜11由釜體111、密封環(huán)113、上端蓋112-1、下端蓋112-2和卡箍式密封夾箍114構(gòu)成，釜體111兩端部外壁分別設(shè)梯形槽，形成凸起的邊緣；上端蓋112-1、下端蓋112-2具有凸起的邊緣，在釜體11端部與上端蓋112-1、下端蓋112-2相對界面邊緣為對稱斜坡形，二者接合后形成錐形槽，所述密封環(huán)113置于釜體111端部和端蓋連接處內(nèi)壁形成的錐形槽中，卡箍式密封夾箍114為兩個端部具有夾鉗的半圓環(huán)結(jié)構(gòu)，通過其與端蓋和釜體111端部外壁匹配的兩個夾鉗內(nèi)面分別與端蓋和釜體111端部外壁凸起的邊緣面接觸連接，兩個卡箍式密封夾箍114用螺栓連接在一起。在上端蓋112-1上設(shè)一供廢水排出端口、下端蓋112-2分別設(shè)供廢水流入端口及排鹽用端口。
裝配時，先將密封環(huán)置于釜體111端部和端蓋內(nèi)側(cè)之間的錐形槽中，然后，卡箍式密封夾箍114通過其內(nèi)面的兩個錐面分別與端蓋和釜體111端部外部的錐面接觸，擰緊卡箍式密封夾箍114的螺栓即可方便的實現(xiàn)高壓釜11釜體111與其兩端端蓋的密封。
整個高壓釜11的釜體111、端蓋和菱形密封環(huán)113的制造材料均為鎳基合金材料因康鎳625，密封夾箍114的制造材料為不銹鋼316L。
本發(fā)明采用高壓釜作為處理器，其設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，體積小，易加工制造、造價較低，而且實用性好，完全可滿足快速處理航天推進劑廢水的需求。比常規(guī)制造的一端開口的高壓釜壓力容器工作方式靈活，可快速進行增容，以滿足不同廢水處理量的要求，避免了加工過多各種不同體積規(guī)格的高壓釜壓力容器而造成廢水處理成本提高的不足。
而且，本發(fā)明中的高壓釜處理器比現(xiàn)有技術(shù)中所采用的波紋管式處理器結(jié)構(gòu)簡單，易加工制造，因而造價降低，而且易清洗、易安裝密封。
另外，本發(fā)明高壓釜比現(xiàn)有技術(shù)中的管道式反應器安全性高，且在排鹽口設(shè)計上避免了管道式反應器易發(fā)生堵塞，引起廢水處理流程中斷，甚至引發(fā)設(shè)備因堵塞而致局部承壓過高發(fā)生泄漏事故的缺點。
參見圖4，本發(fā)明所述增壓加氧器12為罐狀焊接的高壓容器，罐體121的頂端設(shè)工業(yè)氧氣入口122、底端設(shè)高壓水入口123，分別通過高壓閥9與工業(yè)氧氣瓶7及高壓計量泵4連接，頂端設(shè)另設(shè)高壓氧氣出口124通過背壓調(diào)節(jié)閥10與高壓釜11的氧氣入口連接；其底部另設(shè)有高壓水出口125，通過背壓調(diào)節(jié)閥與清水儲罐2連接；增壓加氧器12由不銹鋼316L材料制成。
參見圖5，本發(fā)明所述廢水預熱器的熱回收筒5結(jié)構(gòu)由兩個高溫密封接頭52和一兩端開口的厚壁高壓筒狀容器51構(gòu)成，高溫密封接頭52和高壓筒狀容器51之間采用錐面密封接觸并用螺紋進行密封連接，接頭52和待處理廢水接入管之間采用螺冒壓緊錐形密封環(huán)實現(xiàn)密封連接。
本實施例采用根據(jù)GB11914-89重鉻酸鹽法原理工作的MW-CH-02型COD測定儀分別對處理前的推進劑廢水和處理完畢的流出液進行化學需氧量(COD)測定，結(jié)果如下

處理完畢的流出液COD值為0.3mg/L，完全符合國家航天推進劑水污染物排放標準≤0.5mg/L的要求。
需要說明的是本發(fā)明中廢物的氧化分解需要大量氧氣參與，因此，高壓氧氣的供應非常關(guān)鍵。目前，提供氧源的方法，一是用空氣作為氧源，但若用于本發(fā)明，則需要購買昂貴的大排氣量空氣壓縮機(因空氣中氧含量僅為21％，需大量空氣才能提供足夠的氧氣)，無疑將使處理成本提高；另一種提供氧源的方法是使用過氧化氫等氧化劑，但這不僅會提高處理成本，而且長期使用會引起設(shè)備發(fā)生腐蝕破壞；另外一種較好的供氧方法是采用價格低廉的工業(yè)氧氣作為氧源，但一般瓶裝的工業(yè)氧氣壓力約在15MPa，為了能夠達到本發(fā)明中壓力超過28MPa的工作條件，必須使其壓力進一步提高?，F(xiàn)有技術(shù)中采用的機械壓縮方式，如氣體壓縮泵，則在壓縮供氧過程中，氧氣會使機械壓縮部件發(fā)生氧化，造成機械故障，另一方面，氣體壓縮泵在工作時需要使用油脂作潤滑，遇氧易引起潤滑油脂燃燒，因此采用機械壓縮方式向本發(fā)明反應提供高壓氧氣存在很大危險隱患，不宜采用。本方法通過采用結(jié)構(gòu)簡單的以液壓方式工作的增壓加氧器12，使得采用價格便宜的工業(yè)純氧作為氧源的方案得以實現(xiàn)，降低了廢水處理成本。
實施例2與實施例1不同之處在于所述處理后的產(chǎn)物——CO2、N2和H2O等由高壓釜11的出口排出后亦可直接進入冷卻器15進行冷卻，冷卻后溫度為30±5℃的流出產(chǎn)物通過泄壓閥泄壓到常壓后，再經(jīng)過氣液分離器16進行氣、液分離。如圖6所示，本發(fā)明設(shè)備所述高壓釜11輸出端口可直接至冷卻器15；由預熱爐構(gòu)成的廢水預熱器輸出端口可直接高壓釜11輸入端口。
本實施例中所采用的推進劑廢水中偏二甲肼含量為15g/L，因此需要稀釋，通過調(diào)節(jié)高壓計量泵4的推進劑廢水入口和稀釋用去離子水的流量分別為12L/h和24L/h，則經(jīng)高壓計量泵4加壓到28.0×106帕后送入廢水預熱器中預熱的稀釋后的待處理廢水中的偏二甲肼含量約為5g/L。該稀釋后的待處理廢水經(jīng)采用PID方法控溫的預熱爐6預熱后，使其溫度升到355℃±0.2℃。與此同時，高壓計量泵4的第三個進料口將來自裝有去離子水的清水儲罐1中的另一路清潔水由常壓加壓到29.0±0.1×106帕后送入增壓加氧器12中，將由工業(yè)氧氣瓶(鋼瓶)提供的約15×106帕的氧氣繼續(xù)增壓到超過背壓調(diào)節(jié)器10所設(shè)置的28.5×106帕后，從增壓加氧器12的出口排出，與從廢水預熱器流出的預熱到355℃±0.2℃的航天推進劑廢水一同由高壓釜11底部的入口送入容積為850ml的高壓釜11內(nèi)進行混合；這時，位于高壓釜11外部采用PID方法控溫的加熱爐8立即對該混合廢水、氧氣料流繼續(xù)加熱，使溫度迅速升高到520℃后，停止加熱，則廢水中的有機污染物成分(偏二甲肼)同氧氣發(fā)生迅速氧化分解反應(反應所放出的大量熱量，使高壓釜11內(nèi)的溫度維持在520℃～550℃，這樣可繼續(xù)維持后續(xù)輸入的待處理廢水和氧氣繼續(xù)發(fā)生迅速的氧化分解反應)，在廢水料流由高壓釜11底部逐漸流到頂端出口的約75s過程中，所含的有機污染物成分徹底得以氧化分解，處理后的高溫高壓產(chǎn)物流從高壓釜11頂端的出口流出，進入逆流式套管冷卻器15(本實施例采用水冷卻器)進一步冷卻到30±5℃，并通過泄壓閥泄壓到常壓后，進入氣液分離器16進行氣、液分離，氣體成分——CO2、N2、O2等直接排放到大氣中，液體成分——H2O為完全無害的潔凈水，可通過管路送至清水儲罐2供高增壓加氧器12為氧氣增壓循環(huán)使用。而沉積在高壓釜11底部的無機鹽雜質(zhì)成分因在高壓釜11的高溫高壓反應環(huán)境中溶解度驟降(趨于零)而析出，通過位于高壓釜11底部的高壓閥9排出到鹽水儲罐中加以清除，本實施例中，高壓釜11底部沉積的無機鹽雜質(zhì)量較少，每個月排一次即可。
本實施例采用根據(jù)GB11914-89重鉻酸鹽法原理工作的MW-CH-02型COD測定儀分別對處理前的推進劑廢水和處理完畢的流出液進行化學需氧量(COD)測定，結(jié)果如下

實施例3
與實施例1不同之處在于本實施例中所采用的由高壓計量泵4向管路中提供的推進劑廢水流量為40L/h，則廢水料流從高壓釜11底部逐漸流到頂端出口的約需65s的過程中，所含的有機污染物成分得以氧化分解，分解率達到90％。
實施例4與實施例2不同之處在于通過調(diào)節(jié)高壓計量泵4的推進劑廢水入口和稀釋用去離子水的流量分別為7L/h和14L/h，則經(jīng)高壓計量泵4加壓到30.0×106帕后送入廢水預熱器中預熱的稀釋后的待處理廢水中的偏二甲肼含量約為5g/L。該稀釋后的待處理廢水經(jīng)采用PID方法控溫的預熱爐6預熱后，該稀釋后的待處理廢水經(jīng)采用PID方法控溫的預熱爐6預熱后，使其溫度升到370℃。與此同時，高壓計量泵4的第三個進料口將來自裝有去離子水的清水儲罐1中的另一路清潔水由常壓加壓到30.0×106帕后送入增壓加氧器12中，將由工業(yè)氧氣瓶(鋼瓶)提供的約15×106帕的氧氣繼續(xù)增壓到超過背壓調(diào)節(jié)器10所設(shè)置的30×106帕后，從增壓加氧器12的出口排出，與從廢水預熱器流出的預熱到370℃℃的航天推進劑廢水一同由高壓釜11底部的入口送入容積為850ml的高壓釜11內(nèi)進行混合；這時，位于高壓釜11外部采用PID方法控溫的加熱爐8立即對該混合廢水、氧氣料流繼續(xù)加熱，使溫度迅速升高到550℃后，停止加熱，則廢水中的有機污染物成分(偏二甲肼)同氧氣發(fā)生迅速氧化分解反應(反應所放出的大量熱量，使高壓釜11內(nèi)的溫度維持在520℃～550℃，這樣可繼續(xù)維持后續(xù)輸入的待處理廢水和氧氣繼續(xù)發(fā)生迅速的氧化分解反應)，在廢水料流由高壓釜11底部逐漸流到頂端出口的約120s過程中，所含的有機污染物成分徹底得以氧化分解，分解率達到99.9999％。
權(quán)利要求
1.一種高效處理航天推進劑廢水方法，其特征在于操作步驟可以為首先將待處理的航天推進劑廢水經(jīng)清水稀釋，再加壓到28.0～30.0×106帕，預熱到溫度為350℃～370℃后，與高壓氧氣一同進入作為分解處理器的高壓釜中混合，同時對進入到高壓釜內(nèi)的所述混合廢水迅速加熱升溫到490℃～550℃，待處理航天推進劑廢水在流經(jīng)高壓釜的過程中的保留時間≥65秒時，其中所含的毒害有機成分偏二甲肼即可同氧氣發(fā)生迅速氧化分解發(fā)應，處理后的產(chǎn)物可經(jīng)冷卻后泄壓到常壓，最后再進行氣、液分離。
2.按照權(quán)利要求1所述高效處理航天推進劑廢水方法，其特征在于所述處理后的產(chǎn)物由高壓釜的出口排出后亦可先進入預熱器，使所述高溫高壓產(chǎn)物流溫度得以降低，同時對待處理的新廢水進行預熱后，再進入冷卻器。
3.按照權(quán)利要求1所述高效處理航天推進劑廢水方法，其特征在于待處理的航天推進劑廢水稀釋至其含有的毒害有機廢物占清水的質(zhì)量濃度為2～10％；所述廢水處理反應停留時間在95秒-120秒之間為佳。
4.按照權(quán)利要求1所述高效處理航天推進劑廢水方法，其特征在于所述高壓氧氣的壓力P為28MPa≤P≤30MPa。
5.一種高效處理航天推進劑廢水方法的專用設(shè)備，其特征在于主要由高壓計量泵、廢水預熱器、增壓加氧器、外部設(shè)有加熱爐的高壓釜、冷卻器、氣液交換器及閥門組成，其中高壓計量泵的進水口分別與盛有待處理航天推進劑廢水的廢水儲罐及清水儲罐管路連接，一個出水口與增壓加氧器管路連接、另外兩個出水口通過管路經(jīng)由預熱爐構(gòu)成的廢水預熱器與高壓釜相連接，增壓加氧器的氧氣出口接至高壓釜，工業(yè)氧氣瓶接至增壓加氧器；高壓釜輸出端口一路至冷卻器、氣液分離器，另一路接至鹽水儲罐，氣液分離器具有氣體排放口，并與清水儲罐管路連接。
6.一種高效處理航天推進劑廢水方法的專用設(shè)備，其特征在于主要由高壓計量泵、廢水預熱器、增壓加氧器、外部設(shè)有加熱爐的高壓釜、冷卻器、氣液交換器及閥門組成，其中高壓計量泵的進水口分別與盛有待處理航天推進劑廢水的廢水儲罐及清水儲罐管路連接，一個出水口與增壓加氧器管路連接、另外兩個出水口通過管路經(jīng)由熱回收筒及預熱爐構(gòu)成的廢水預熱器與高壓釜相連接，增壓加氧器的氧氣出口接至高壓釜，工業(yè)氧氣瓶接至增壓加氧器；高壓釜輸出端口一路經(jīng)預熱器熱回收筒至冷卻器、氣液分離器，另一路接至鹽水儲罐，氣液分離器具有氣體排放口，并與清水儲罐管路連接。
7.按照權(quán)利要求5或6所述高效處理航天推進劑廢水方法的專用設(shè)備，其特征在于在增壓加氧器與清水儲罐、增壓加氧器與高壓釜、冷卻器與氣液分離器之間設(shè)有背壓調(diào)節(jié)器；工業(yè)氧氣瓶與增壓加氧器、高壓釜與鹽水儲罐之間設(shè)有高壓閥；高壓釜上設(shè)溫度傳感器；高壓計量泵、冷卻器的出水口處分別設(shè)壓力傳感器；高壓計量泵的進水口與廢水儲罐及清水儲罐之間設(shè)低壓閥。
8.按照權(quán)利要求5或6所述高效處理航天推進劑廢水方法的專用設(shè)備，其特征在于所述高壓釜由釜體、密封環(huán)、上下端蓋和卡箍式密封夾箍構(gòu)成，釜體兩端部外壁分別設(shè)梯形槽，形成凸起的邊緣；上、下端蓋具有凸起的邊緣，在釜體端部與上、下端蓋相對界面邊緣為對稱斜坡形，二者接合后形成錐形槽，所述密封環(huán)置于釜體端部和端蓋連接處內(nèi)壁形成的錐形槽中，卡箍式密封夾箍為兩個端部具有夾鉗的半圓環(huán)結(jié)構(gòu)，通過其與端蓋和釜體端部外壁匹配的兩個夾鉗內(nèi)面分別與端蓋和釜體端部外壁凸起的邊緣面接觸連接，兩個卡箍式密封夾箍用螺栓連接在一起。
9.按照權(quán)利要求5或6所述高效處理航天推進劑廢水方法的專用設(shè)備，其特征在于所述增壓加氧器為罐狀焊接的高壓容器，罐體的頂端設(shè)工業(yè)氧氣入口、底端設(shè)高壓水入口，分別通過高壓閥與工業(yè)氧氣瓶及高壓計量泵連接，頂端另設(shè)高壓氧氣出口通過背壓調(diào)節(jié)閥與高壓釜的氧氣入口連接；其底部另設(shè)有高壓水出口，通過背壓調(diào)節(jié)閥與清水儲罐連接。
10.按照權(quán)利要求5或6所述高效處理航天推進劑廢水方法的專用設(shè)備，其特征在于所述熱回收筒為由兩個高溫密封接頭和一兩端開口的厚壁高壓筒狀容器構(gòu)成，高溫密封接頭和高壓筒狀容器之間采用錐面密封接觸并用螺紋進行密封連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)保廢物處理技術(shù)，具體是一種高效處理航天推進劑廢水方法和專用設(shè)備。它是將待處理的航天推進劑廢水經(jīng)高壓計量泵加壓到28.0～30.0×10
文檔編號C02F1/72GK1537813SQ03111450
公開日2004年10月20日 申請日期2003年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月14日
發(fā)明者張麗, 關(guān)輝, 張召恩, 韓恩厚, 柯偉, 張 麗 申請人:中國科學院金屬研究所