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超臨界水氧化技術(shù)處理含酚廢水項目

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日期： 2014-03-15
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負(fù)責(zé)人：王樹眾
聯(lián)系人：王樹眾
聯(lián)系電話：13991181853
Email：szwang@mail.xjtu.edu.cn
1 項目介紹
含酚廢水主要來源于焦化、煤氣、煉油和以苯酚或酚醛為原料的化工、制藥等生產(chǎn)過程，其來源廣、數(shù)量多、危害大，是各國水污染控制中列為重點解決的有毒有害廢水之一。2011年，我國廢水排放量約652億噸，其中含酚廢水排放量約5110萬噸。
該類廢水具有以下特點：
Ø來源廣：主要來自石油加工及煤化工行業(yè)，占含酚廢水排放量的68%；
Ø排放量大：以年產(chǎn)40億Nm3天然氣的煤氣化站為例，排放的含酚煤氣化廢水約為770t/h；每生產(chǎn)1噸石油化工產(chǎn)品，約排放廢水40m3；
Ø難處理：污染物濃度高，COD達(dá)10000mg/L，其中酚高達(dá)7000mg/L，NH3-N達(dá)5000mg/L；成分復(fù)雜，除酚外，還含脂肪族化合物，雜環(huán)類化合物和多環(huán)芳烴；水質(zhì)變化幅度大，COD變化系數(shù)達(dá)2.3；
Ø強(qiáng)毒性：致畸、致癌、致突變。當(dāng)酚濃度超過10mg/L時,魚類等水生植物不能生存。該類廢水已列入危廢名錄。
對該種廢水的有效處理成為困擾水處理行業(yè)的一個難題。
超臨界水氧化技術(shù)（SCWO）是一種新型高效的高濃度難降解有機(jī)廢水處理技術(shù)。該技術(shù)在超臨界水（溫度>374℃，壓力>22.2MPa）環(huán)境下，并在過量氧的參與下，有機(jī)物發(fā)生以自由基為主導(dǎo)的氧化反應(yīng)，使廢水中含碳有機(jī)物迅速徹底的氧化為二氧化碳和水，具有反應(yīng)迅速、徹底、清潔環(huán)保的優(yōu)點。近年來，該技術(shù)在高濃度難降解有機(jī)廢水的處理中受到了越來越多的關(guān)注。研究表明，該技術(shù)對含酚5000mg/L的廢水無需經(jīng)預(yù)處理即可使出水酚濃度低于0.1mg/L，達(dá)到國家GB8978-1996排放標(biāo)準(zhǔn)。
2 技術(shù)創(chuàng)新型和技術(shù)領(lǐng)先性
目前，含酚廢水處理工藝主要為以生物法為核心的組合工藝，即預(yù)處理工藝（如氨氮吹脫、蒸氨脫酚等）-生物法-后續(xù)深度處理工藝（如高級氧化法、化學(xué)沉淀法等）。這種組合工藝雖然能最終使廢水達(dá)標(biāo)排放，單仍存在以下問題：
Ø工藝流程復(fù)雜，必須有嚴(yán)格的預(yù)處理工段及高效的深度處理；
Ø酚、氨濃度要求較高，進(jìn)生化工段酚濃度需低于300mg/L，氨濃度低于30mg/L；
Ø處理不徹底，生化段COD降解率僅為80%左右；
Ø產(chǎn)生二次污染：每處理10000噸廢水約有3~4噸污泥產(chǎn)生，污泥中含有PAHs、重金屬等有害物質(zhì)危廢污泥產(chǎn)生，屬于危險廢棄物，對其的進(jìn)一步處理是含酚廢水常規(guī)方法處理所帶來的一個難點。
SCWO處理含酚廢水的工藝流程見圖1。
圖1 SCWO技術(shù)處理含酚廢水工藝流程
該技術(shù)具有以下優(yōu)勢：
Ø設(shè)置廢水濃縮塔，可使廢水水量降低5倍，有機(jī)物濃度提高5倍，對初始COD10000mg/L的廢水可有效實現(xiàn)自熱，降低能耗；
Ø設(shè)置碳酸銨回收裝置，SCWO產(chǎn)生的CO2與蒸氨塔出口的氨反應(yīng)，一方面生產(chǎn)碳酸銨，另一方面實現(xiàn)SCWO出口過量O2與CO2的分離，回收O2，降低物料消耗。
Ø處理徹底。在600℃，25MPa，氧化系數(shù)3條件下，COD、NH3-N、揮發(fā)酚出水濃度分別為13、9、0.1mg/L，可達(dá)國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
3 市場及效益分析
以處理500t/d煤氣化含酚廢水為例：SCWO系統(tǒng)工藝中SCWO的實際處理量為100t/d，與“蒸氨脫酚—生化—混凝”傳統(tǒng)工藝相比，工藝投資分別為2500、1500萬元；SCWG-SCWO工藝每處理1噸廢水費(fèi)用為20元/t，“蒸氨脫酚—生化—混凝”處理費(fèi)用為40元/t。“SCWG-SCWO”與“蒸氨脫酚—生化—混凝”工藝相比，年節(jié)約365萬元，3年即可收回所多出的投資費(fèi)用。
含酚廢水主要來源于石油化工行業(yè)和煤化工行業(yè)。以中國石化綜合配套加工能力1.68億噸為例，排放廢水約67.2億m3。采用SCWO工藝，運(yùn)行費(fèi)用為1344億元，采用常規(guī)生化法的運(yùn)行費(fèi)用高達(dá)2688億元。
以年產(chǎn)40億Nm3天然氣的煤氣化站為例，排放的含酚煤氣化廢水約為770t/h，采用SCWO工藝，運(yùn)行費(fèi)用為37萬元/天，年運(yùn)行費(fèi)用1.35億元。采用常規(guī)生化法，處理費(fèi)用為40元/t廢水，運(yùn)行費(fèi)用74萬元/天，年運(yùn)行費(fèi)用達(dá)2.7億元。采用SCWO工藝較常規(guī)生化法年節(jié)約1.35億元。十二五期間，規(guī)劃煤制天然氣產(chǎn)能達(dá)600億Nm3/年，據(jù)此核算，廢水排放量將增至11550t/h，年排放量約10116萬噸。采用SCWO工藝處理廢水將較常規(guī)生化法年節(jié)約20億元。

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