科技成果——超临界水氧化技术处理含酚废水

科技成果——超临界水氧化技术处理含酚废水成果简介
含酚废水主要来源于焦化、煤气、炼油和以苯酚或酚醛为原料的化工、制药等生产过程，其来源广、数量多、危害大，是各国水污染控制中列为重点解决的有毒有害废水之一。

2011年，我国废水排放量约652亿吨，其中含酚废水排放量约5110万吨。

该类废水具有以下特点：
1、来源广，主要来自石油加工及煤化工行业，占含酚废水排放量的68%；
2、排放量大，以年产40亿Nm3天然气的煤气化站为例，排放的含酚煤气化废水约为770t/h；每生产1吨石油化工产品，约排放废水40m3；
3、难处理，污染物浓度高，COD达10000mg/L，其中酚高达7000mg/L，NH3-N达5000mg/L；
4、成分复杂，除酚外，还含脂肪族化合物，杂环类化合物和多环芳烃；水质变化幅度大，COD变化系数达2.3；
5、强毒性，致畸、致癌、致突变；当酚浓度超过10mg/L时，鱼类等水生植物不能生存，该类废水已列入危废名录。

对该种废水的有效处理成为困扰水处理行业的一个难题。

超临界水氧化技术（SCWO）是一种新型高效的高浓度难降解有机废水处理技术。

该技术在超临界水（温度>374℃，压力>22.2MPa）环境下，并在过量氧的参与下，有机物发生以自由基为主导的氧化反应，使废水
中含碳有机物迅速彻底的氧化为二氧化碳和水，具有反应迅速、彻底、清洁环保的优点。

近年来，该技术在高浓度难降解有机废水的处理中受到了越来越多的关注。

研究表明，该技术对含酚5000mg/L的废水无需经预处理即可使出水酚浓度低于0.1mg/L，达到国家GB8978-1996排放标准。

技术创新性和领先性
目前含酚废水处理工艺主要为以生物法为核心的组合工艺，即预处理工艺（如氨氮吹脱、蒸氨脱酚等）-生物法-后续深度处理工艺（如高级氧化法、化学沉淀法等）。

这种组合工艺虽然能最终使废水达标排放，但仍存在以下问题：
（1）工艺流程复杂，必须有严格的预处理工段和高效的深度处理；
（2）酚、氨浓度要求较高，进生化工段酚浓度需低于300mg/L，氨浓度低于30mg/L；
（3）处理不彻底，生化段COD降解率仅为80%左右；
（4）产生二次污染：
（5）每处理10000吨废水约有3-4吨污泥产生，污泥中含有PAHs、重金属等有害物质危废污泥产生，属于危险废弃物，对其的进一步处理是含酚废水常规方法处理所带来的一个难点。

SCWO处理含酚废水具有以下优势：
1、设置废水浓缩塔，可使废水水量降低5倍，有机物浓度提高5倍，对初始COD10000mg/L的废水可有效实现自热，降低能耗；
2、设置碳酸铵回收装置，SCWO产生的CO2与蒸氨塔出口的氨反应，一方面生产碳酸铵，另一方面实现SCWO出口过量O2与CO2的分离，回收O2，降低物料消耗。

3、处理彻底，在600℃、25MPa、氧化系数3条件下，COD、NH3-N、挥发酚出水浓度分别为13、9、0.1mg/L，可达国家一级排放标准。

SCWO技术处理含酚废水工艺流程
市场及效益分析
以处理500t/d煤气化含酚废水为例：SCWO系统工艺中SCWO的
实际处理量为100t/d，与“蒸氨脱酚-生化-混凝”传统工艺相比，工
艺投资分别为2500、1500万元；SCWG-SCWO工艺每处理1吨废水费
“蒸氨脱酚-生化-混凝”处理费用为40元/t。

“SCWG-SCWO”用为20元/t，
与“蒸氨脱酚-生化-混凝”工艺相比，年节约365万元，3年即可收
回所多出的投资费用。

含酚废水主要来源于石油化工行业和煤化工行业。

以中国石化综
合配套加工能力1.68亿吨为例，排放废水约67.2亿m3。

采用SCWO
工艺，运行费用为1344亿元，采用常规生化法的运行费用高达2688亿元。

以年产40亿Nm3天然气的煤气化站为例，排放的含酚煤气化废水约为770t/h，采用SCWO工艺，运行费用为37万元/天，年运行费用1.35亿元。

采用常规生化法，处理费用为40元/t废水，运行费用74万元/天，年运行费用达2.7亿元。

采用SCWO工艺较常规生化法年节约1.35亿元。

“十二五”期间，规划煤制天然气产能达600亿Nm3/年，据此核算，废水排放量将增至11550t/h，年排放量约10116万吨。

采用SCWO工艺处理废水将较常规生化法年节约20亿元。