農村改廁生活污水處理一體化設備
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本設備可應用于生活污水、醫療污水、洗滌污水、噴涂污水、屠宰污水、餐飲污水、食品污水、塑料清洗污水等的處理。
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1 技術應用難點及解決思路
SCWO工藝尚未成為當前主流廢棄物處理技術的原因有三個：含鹵素、硫或磷的有機物在處理過程中形成的酸類造成了反應器的腐蝕;大多數工業廢水中含有較高濃度的鹽，廢水在超臨界狀態下所析出的沉淀鹽引起了反應器的嚴重堵塞;由于缺乏相關大型超臨界設備運行數據，造成SCWO工藝工程化成本很難預估。
1.1 腐蝕問題
在SCWO工藝出現前，很少有金屬材質在超臨界狀態下進行過耐蝕試驗。在高溫強氧化性的酸性介質中金屬極易出現腐蝕現象，但每種金屬對于不同溫度下的特定酸的耐受程度又大為不同。例如，鈦通常不會被任何溫度的HCl溶液腐蝕，卻對400 oC以上的H2SO4或H3PO4溶液表現出極小的耐蝕性。反應器的穩定性取決于內部材質表面氧化皮的溶解性，由于大多數金屬氧化物為兩性物質，氧化皮在高溫高壓的強酸或強堿介質中極易被溶解。這也解釋了某些文獻中，普通不銹鋼和鎳基合金在亞臨界水溶液中，由于水的離子積幾何級增大導致的*pH狀態造成了嚴重的腐蝕。相反，超臨界水溶液因其密度極大降低使得水的解離不*，溶液呈中性，zui終只會造成金屬的輕微腐蝕。
關于水在高溫高壓條件下的物性變化、攻擊因子(H+、OH-)的數量影響、保護性氧化皮的溶解度以及各類金屬的腐蝕行為在其他研究中進行了詳細描述，在本文只做簡要論述：
(1)溶液密度的增加促進了水的解離，生成了高濃度的H+和OH-。由于強酸或強堿的反應環境利于氧化皮溶解，導致腐蝕加速。
(2)除了溶液密度增大使得氧化皮溶解加快導致腐蝕這個間接影響，腐蝕也會受到溶液密度的直接影響。氫鍵的數量越多，極性更強，會使密度大的水成為鹽類的強力溶劑。鹽的介入會直接導致腐蝕發生。
(3)陰離子在腐蝕過程中起重要作用。特殊陰離子可能對金屬的耐蝕性產生不利影響，但陰離子造成腐蝕與否取決于金屬種類。例如，氯化物及溴化物對不銹鋼具有強腐蝕性，而對鈦的影響卻是微乎其微。
(4)鎳基合金在超臨界NaOH或KOH水溶液中耐蝕性很差。其原因是材質表面具有保護性的金屬氫氧化物在是超臨界溫度下可被熔化。另一方面，亞臨界NaOH水溶液幾乎不會對鎳基合金造成腐蝕。
(5)如鈦、鈮、鉭等其他材質遵循與上述不同的腐蝕行為。
綜上所述，每種金屬接觸不同種類的酸性溶液時表現出高低不同的耐蝕性。基于這種原因，可以通過在不同部位(進/出口)使用不同材質的反應器設計來避免腐蝕。如表2所示，對于反應器而言，的材質應同時具備各類酸堿介質的高耐蝕性。鈦是在沒有氟化物的亞臨界溫度條件的shou選材料;在超臨界溫度條件下，鎳基合金的耐蝕性接近亞臨界溫度條件下的鈦的表現。因此，鎳基合金作為除堿性廢水外，超臨界水反應器主體材質而受到關注。
1.2 鹽堵塞問題
水在室溫時可溶解大多數鹽類并達到數百克每升的溶解度，但在超臨界水中大部分鹽類并不能被溶解(0.1 g·L-1以下)。因此，在含鹽的亞臨界水急速升溫至超臨界水時會產生致密粘稠的細晶狀的沉淀鹽。即便在高流速的狀態下，沉淀鹽依舊會導致反應器的堵塞，為了克服此類堵塞問題，會出現以下幾種解決思路：
(1)增加系統壓力使介質密度增大，即提高溶液對鹽的溶解度。然而鹽的溶解度增加的同時，保護性的金屬氧化皮的溶解速率也加快，進而導致SCWO反應器的腐蝕問題。
(2)研制“可抖動式壁面”的反應器，對沉淀鹽進行物理剝離。這項研究可在前期小試研究中成功運行數小時，但在工程級別設備上很難達到100 %剝離全部沉淀鹽，遲早反應器堵塞問題還會發生。
(3)防止鹽在反應器表面沉淀的特殊結構設計。這些設計包括垂直狀的單槽反應器，沉淀鹽在重力的作用下再次被溶于反應器下部的亞臨界溫度區域。但鹽類在亞臨界水中緩慢的溶解速度，在高速垂直湍流的沖擊下微粒狀的鹽會凝結成塊。
上述可見，不讓沉淀鹽附著于反應器表壁是解決堵塞問題的關鍵。LAROCHE等開發了一種表壁由亞臨界水圍隔的水熱爐結構。另一種概念是由耐高壓外壁+多孔內壁組成的蒸發壁反應器。通過注入清潔的亞臨界水，在多孔內壁上形成一層保護性水膜。該水膜可防止鹽沉積同時減少腐蝕發生。然而，注入的水流必須另行加熱，使反應器設計更加復雜。預處理階段增加進水調節池及事故貯存池，增加pH調節和曝氣除鐵池，細格柵后補充氰hua物及生物毒性在線監測設施;生物處理階段將現狀奧貝爾氧化溝調整為4段AO生物池，投加粉末活性碳形成低濃度PACT工藝;深度處理階段采用高效淺層納米氣浮、兩級臭氧催化氧化和細砂過濾器。
農村改廁生活污水處理一體化設備主要設計參數
1 調節池及事故池
廢水經沉砂池后重力流進入調節池，調節池停留時間8h;事故池停留時間4h，排空時間48h。調節池內設置潛水推流器防止沉泥，廢水經調節以后后續設計規模按照平均流量考慮。
2 曝氣除鐵池
曝氣除鐵池包括中和區、預曝氣區和沉淀區3部分。為減少產泥量，中和區投加氫氧化鈉，zui大投加量150mg/L，實際投加量根據來水中鐵離子含量調整;預曝氣區停留時間1.5h，有效水深5.5m，穿孔管曝氣，氧利用率6%，汽水比1.3∶1，氣源采用容積式風機，PAM投加量0.5mg/L;沉淀區停留時間1.8h，有效水深3.5m，表面負荷1.7m3/(m2·h)。
3 復合式四段AO生物池
生物反應池改造重點考慮去除COD和TN，兼顧除磷，采用4段AO的形式，通過投加少量的粉末活性碳，維持正常的污泥濃度，同時強化對難降解有機物的去除效果。主要設計參數如下：污泥濃度2000mg/L，缺氧區停留時間11h，好氧區停留時間11h，好氧區污泥回流比300%，第二缺氧區停留時間4h，第二好氧區停留時間2h，汽水比10∶1，補磷量3mg/L，粉末活性炭投加量20mg/L，碳源補充量108mgBOD5/L。二沉池利用現狀，停留時間和堰口負荷相當于設計參數的50%，預計可以達到沉淀效果。
