1.问题的来源

      随着这两年面向市场的推进，瑞达科技的湿式氧化技术团队拓宽了很多新的领域并开展了很多新的尝试，从最早只关注高浓度难降解有机废水的处理，到现在也开始涉猎包括高浓母液、废液以及污泥等更多的行业难题的处理。

      在与部分精细化工行业业主的交流过程中，我们发现，对于蒸发脱盐所产生的的高浓母液，我们一直缺乏很好的技术来实现有效的减量化。我们尝试过Fenton氧化、臭氧催化氧化和酸/碱/盐析等工艺，结果都不是很奏效。在一次工艺开发过程中，我们把原本用来对工业废水进行无害化处置的湿式氧化技术应用于高浓母液的处理，我们发现结果出奇的好，原本红褐色且浑浊的母液经240℃不加催化的湿式氧化过程处理后，母液变为澄清的黄色溶液，COD从原本的5万mg/L下降至5408mg/L，去除率达接近90%，同时可以继续浓缩8倍，使母液产量大大降低，处理后的母液，可以大量返回前序的蒸发脱盐工序，以此大大提高了生产废水/废液的减量。

      以往，很多企业设置有综合的危废处理中心，因此，蒸发母液大部分会选择直接进行焚烧处理。但我们发现，受限于温差，很多蒸发母液的COD并未达到大几十万，往往5~20万mg/L便不太好继续浓缩。考虑到这个时候的水含量占比仍然较大，直接焚烧的费用会因为大量的水汽化而变高，因此，我们这里开展了以下工作，对不同浓度的废液分别采用湿式氧化和焚烧进行处理，通过比较吨水运行费用来判断两套工艺的适用性。

2.两个过程的技术经济评价

      我们建立了湿式氧化与焚烧的两个简化数学模型，以苯胺和氯苯（质量比1:1）为实际进水的有机物组成和10%的氯化钠为主要污染物组成为计算示例，对两套工艺的运行费用进行了估算，从而对这两套工艺的经济适用性进行了初步的判断。

      两套工艺涉及的化学反应包括：

4C6H7N+31O2→24CO2+14H2O+2N2

C6H5Cl+7O2→6CO2+2H2O+HCl

      此外，一个重要的反应是采用氢氧化钠中和过程生成的氯化氢：

HCl+NaOH→NaCl+H2O

      这是我们这两个过程主要的药剂费用来源。 

      对于湿式氧化过程，我们重点关注反应热的回收，考虑到本身具有一定的散热，我们通过调节反应进度来估算实际的能量平衡。该过程重要的运行费用在于制氧系统的电耗，进料的泵送功率以及在反应热不足的情况下需要的外界补充的热量。

      对于焚烧过程，我们通过水的汽化吸热和有机物完全燃烧放热的差值，作为计算主要运行费用天然气的消耗量的依据，同时通过配气量来估算风机的电耗。过程尚未考虑烟气处理过程中的急冷水、活性炭、氧化钙等辅助物料的消耗以及洗涤水和飞灰等次生危废的处理费用。

      我们计算了COD从10,000mg/L~250,000mg/L这样一个浓度范围内的吨水运行费用。相关公用工程和药剂的费用我们按照：电费0.8元/kW-h，天然气3元/Nm3，液碱按800元/t以及循环冷却水0.3元/m3计算。

      计算结果表明，随着有机物浓度的增大，当COD达到140,000mg/L时，就不需要进行额外的燃气消耗了，有机物燃烧所放出的热量完全足够燃烧过程的持续。同时，很显然，如果不是氯元素的增多，药剂费用的消耗也不用这么大，后续产生的氯化钠危废也不会太多，因此，对于低氯的高浓度废液，焚烧处理的经济性是合适的，不会超过100元/吨。

      计算结果表明，湿式氧化过程也是需要一定有机物浓度的，但拐点浓度比焚烧要低很多。这是由于浓度过低，反应本身放出的热量有限，不足以将进料温度预热至所需温度，因此，需要导热油预热器进一步的加热，这里消耗的电会比较大，因此，过低的有机物浓度所带来的的操作费用是较高的。当COD浓度高于30,000mg/L后，可以基本实现热量平衡，后期还可以产生低压蒸汽。但是，随着有机物浓度的持续增高，对氧气的消耗也不断加剧，因此，随着有机物浓度增大，吨水操作费用也在持续增大。

图 2-3 两套工艺的吨水运行费用对比

      现在，我们把两套工艺的吨水运行费用做一个对比。结果表明，从运行费用的角度考虑，在浓度低于90,000mg/L的范围内，更适合采用湿式氧化工艺进行处理，高于这个浓度，更适合采用焚烧的工艺进行解决。考虑到焚烧过程中后续的烟气处理所带来的费用增加，我们认为，实际过程中，湿式氧化过程所适用的浓度范围应该会再高一些。

      另外，一些限定性条件，包括废水废液中的盐含量以及部分物性尤其是黏度等，都会对焚烧和湿式氧化过程中的工艺和设备的设计带来限制，在实际过程中应予以充分的考虑。因此，具体的项目应当通过详细的计算与分析来进行工艺评估。

3.湿式氧化是低碳与可持续性的先进技术

      一个更加值得关注的事情，是相较于焚烧过程，湿式氧化过程更是一个低碳的处理过程。为了保证燃烧，焚烧过程会配天然气来进行热量的补充，因此，本身的二氧化碳排放量是很大的。在我们上节界定的湿式氧化适用区，碳排放是十分可观的。在30,000mg/L这个基准入门浓度，其二氧化碳排放量仅为焚烧的30%，而即使到60,000mg/L的浓度，也仅有焚烧的50%。

图 3-1 二氧化碳排量的对比

      实际上，由于湿式氧化过程的排放温度较低，因此，实际进入气相的二氧化碳会更少。

      同时，按照一些观点，我们认为湿式氧化过程的条件避开了二噁英的合成条件，因此，我们认为，采用湿式氧化技术对母液进行处理，不仅在技术经济性上更具优势（在一定的母液浓度范围内），同时，其更是一个无二次污染的先进技术，更具低碳和可持续性等优势。

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