隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，工業(yè)廢水和生活污水排放量日益增加。據統計，目前世界每年有超過(guò)4200億m3的污水排入江河湖泊，致使1/3的淡水受到不同程度的污染。我國的廢水排放量也是逐年增加，污染十分嚴重。其中，化工行業(yè)排放的高濃度有機廢液對水環(huán)境的污染更是難以解決的老問(wèn)題。這些高濃度有機廢液不僅難生物降解，而且對生物和人類(lèi)還具有致癌、致畸、致突變等毒害作用，對人類(lèi)健康構成了嚴重威脅。據報道，人類(lèi)癌癥的80%～90%都與環(huán)境因素有關(guān)，在已發(fā)現的致癌化學(xué)物中，80%為有機污染物。因此，對有機廢液進(jìn)行有效的處理具有深遠的社會(huì )意義。
由于有機物具有很好的可燃性，因此有機溶劑、有機殘液、廢料液等可采用焚燒法進(jìn)行處理。焚燒法處理有機廢液就是在高溫條件下將有機物進(jìn)行氧化分解，使其生成水、二氧化碳等無(wú)害物質(zhì)后排入大氣，COD的去除率可達99%以上。焚燒法處理有機廢液是在高溫條件下利用空氣深度氧化處理廢液中有機物的有效手段，也是高溫深度氧化處理有機廢液最易實(shí)現工業(yè)化的方法。熱值高的有機廢液，其燃燒過(guò)程與液體燃料相似，只要保證良好的霧化效果，供給足夠的燃燒空氣，即可獲得穩定的燃燒條件�；ば袠I(yè)排放的有機廢液可采用這種方法進(jìn)行最終處置，尤其是一些濃度高、組分復雜、污染物沒(méi)有回收利用價(jià)值而熱值較高的廢液，可直接采用焚燒方法處理。
1 焚燒工藝處理有機廢液的條件
1.1 有機廢液的COD值及熱值
一般認為COD≥100000mg/L、熱值≥2500kcal/kg的有機廢液或有機成分質(zhì)量分數≥10%的有機廢液采用焚燒法處理較其他方法更加經(jīng)濟、合理。研究表明：熱值為2500kcal/kg以上的廢液，在有輔助燃料引燃的條件下能夠自燃；但一些廢油與水的混合液，在未乳化混合時(shí)，其熱值達不到該數值，不能夠燃燒。對于COD為10000～100000mg/L、熱值250～2500kcal/kg的有機廢液，燃燒時(shí)需要補充大量的輔助燃料，這類(lèi)有機廢液適合采用濕式氧化法處理，因為這種處理工藝運行成本較低，僅為焚燒法的1/3左右。
遼陽(yáng)石油化纖公司從法國進(jìn)口的焚燒爐用于處理各類(lèi)生產(chǎn)廢液和廢渣，后因廢液、廢渣相繼得到開(kāi)發(fā)利用，廢液中有機物含量大大降低(10000mg/L＜COD＜50000mg/L)，使得廢液焚燒處理費用增高到165.78元/t，而絮凝氧化僅需61.39元/t。因此，對有機廢液進(jìn)行處理時(shí)，應根據廢液中有機物含量的不同，選擇不同的處理工藝，如下表所示。
有機廢液處理工藝的選擇
處理工藝 工作條件 適用處理對象
化學(xué)氧化法 常溫、采用氯或臭氧等強氧化劑 濃度非常低的廢液
生物處理法 無(wú)毒、 COD＜10000mg/L
濕式氧化法 高溫、高壓、閉式 10000mg/L＜COD＜100000mg/L、除鹽
焚燒法 高溫 COD＞100000mg/L
1.2 有機廢液的生物可降解性
一般用BOD5/COD值表示有機廢液的生物可降解性。BOD5/COD＞0.45時(shí)為易生物降解，BOD5/COD＞0.30時(shí)為可生物降解，BOD5/COD＜0.30時(shí)為較難生物降解，BOD5/COD＜0.20時(shí)為不宜生物降解。這個(gè)比值雖不能直接表示有機物中可生物降解部分所占比例，但簡(jiǎn)單實(shí)用，因而在工程實(shí)際中，通常使用這個(gè)比值來(lái)評定工業(yè)廢水生物處理的可行性。
當判斷生物工藝處理有機廢液不可行，且排除假陰性(BOD5/COD很小，但實(shí)際上很易生化處理)時(shí)，可選擇焚燒法處理有機廢液。
2 焚燒法處理有機廢液工藝分析
確定采用焚燒工藝處理有機廢液后，應根據廢液的物化性質(zhì)選用不同的焚燒工藝。按照物化性質(zhì)的不同，有機廢液可分為以下幾種：
(1)不含鹵素的有機廢液
該類(lèi)廢液為碳氫化合物類(lèi)，主要含有C、H、O，有時(shí)含有S。廢液自身可作為燃料(如廢棄物的有機溶劑)，與氧化合后產(chǎn)生CO2、H2O和SO2。除SO2外，燃燒產(chǎn)物是清潔的，可以直接排入大氣，燃燒產(chǎn)物中的熱量可以通過(guò)鍋爐或余熱鍋爐加以回收。
(2)含鹵素的有機廢液
包括含有像CCl4、氯乙烯、溴甲烷和其他含鹵素的有機物。這類(lèi)廢液的熱值主要取決于鹵素的含量；焚燒處理時(shí)，可根據鹵素的含量、熱值來(lái)決定是否需要添加輔助燃料。含鹵素的有機廢液在焚燒爐內氧化后，會(huì )產(chǎn)生單質(zhì)鹵素、鹵素或鹵化氫(HF、HCl、HBr等)，根據需要可以將其去除或回收。
(3)含高鹽的有機廢液
該類(lèi)廢液含有高濃度無(wú)機鹽或有機鹽。這種廢液燃燒后會(huì )產(chǎn)生熔化鹽，容易造成焚燒爐的結焦結渣。因此，設計選擇的最佳焚燒爐型是圓型立式爐。圓型立式爐的結構簡(jiǎn)單，通常內襯為耐火材料層，還可設計成夾套層以預熱空氣、降低輔助燃料消耗量。該焚燒爐可采用旋流燃燒器，在爐頂部位安置單個(gè)或多個(gè)廢液霧化燃燒器，霧化的廢液微小液滴在高溫火焰區域內懸浮燃燒，有助于與助燃空氣良好混合，增加停留時(shí)間，使霧化廢液微小液滴在高溫區內充分燃燒。
3 焚燒法處理有機廢液的流程
廢液焚燒處理時(shí)應先了解其組成和熱值情況，掌握化學(xué)反應特性，再選擇合適的焚燒處理工藝。
3.1 預處理
有機廢液由于其來(lái)源不同，成分常常有很大差異；焚燒前，通常要進(jìn)行一定的處理，即進(jìn)行預處理，使其符合焚燒要求。主要包括以下幾方面：
(1)有機廢液通常采用霧化焚燒，但廢液中的固體懸浮物易造成噴嘴堵塞、腐蝕或燃燒器內結垢等，降低噴嘴的霧化效果，影響焚燒爐的正常運行。故廢液焚燒前，應過(guò)濾去除廢液中的懸浮物，使廢水粘度＜40mPas，懸浮物粘度＜40目。
(2)不同類(lèi)型的工業(yè)廢液，酸堿性常常不一樣，酸性有機廢液噴入爐內，會(huì )對爐體造成腐蝕；堿性有機廢液噴入爐后，會(huì )造成爐膛的結焦結渣。因此入爐前，有機廢液要進(jìn)行中和處理。
(3)通過(guò)摻混，改變廢液組成，調整廢液的物性，使其更好地燃燒。合理的混合能提高難燃有機物的可燃性。例如，對于不可燃的四氯乙烷來(lái)說(shuō)，當其與壬烷以3∶1的比例混合時(shí)就能實(shí)現穩定燃燒。
(4)低粘度流體比高粘度流體的霧化效率更高。粘度高的廢液，需采用加熱或稀釋的方法降低其粘度，使其適合于泵的輸送和噴嘴霧化。
(5)霧化噴嘴是液體焚燒爐的核心，廢液燃燒情況的好壞與所選用的噴嘴型式有關(guān)。因此，應選擇合適的霧化方式和霧化介質(zhì)，保證廢液與空氣良好混合。
3.2 濃縮
對于水分含量高的有機廢液，直接送入爐膛焚燒會(huì )降低廢液的焚燒效果、增加輔助燃料的供給量、提高焚燒爐的運行成本。因此，焚燒前應采用蒸發(fā)或萃取法將稀廢液濃縮，以利于焚燒。此外，由于高濃度有機廢液通常含有較多的無(wú)機鹽，如直接焚燒，會(huì )給焚燒爐帶來(lái)腐蝕和結渣等問(wèn)題，因此，蒸發(fā)還兼有除鹽的目的。
3.3 高溫焚燒
有機廢液的焚燒過(guò)程大致分為水分的蒸發(fā)、有機物的氣化或裂解(一般從700℃開(kāi)始)、有機物與空氣中氧的燃燒反應(一般在500℃以上進(jìn)行)三個(gè)階段。焚燒溫度、停留時(shí)間、空氣過(guò)剩量等焚燒參數是影響有機廢液焚燒效果的重要因素，焚燒過(guò)程中要進(jìn)行合適的調節與控制。
(1)大多數有機廢液的焚燒溫度范圍為900℃～1200℃，最佳的焚燒溫度需要根據有機物的構成元素進(jìn)行選擇。例如含氯有機廢液的焚燒應選擇高限溫度，含氮、含硫有機廢液的焚燒可選擇低限溫度。
(2)停留時(shí)間需要根據廢液組成、爐溫、霧化效果確定。在霧化效果好、焚燒溫度正常的條件下，有機廢液的停留時(shí)間一般為1～2秒。例如含胺、含鈉鹽等有機物，在爐溫900℃、過(guò)�？諝饬�30%、停留時(shí)間1s時(shí)即可保證處理效果。
(3)空氣過(guò)剩量的多少大多根據經(jīng)驗選取�？諝膺^(guò)剩量大，不僅會(huì )增加燃料消耗，有時(shí)還會(huì )造成副反應。如含氯有機物焚燒，如果空氣量過(guò)多，在高溫下氯化氫會(huì )被氧化成氯氣。一般過(guò)�？諝饬窟x取范圍為20%～30%。
3.4 廢熱回收
是否安裝廢熱回收裝置，主要取決于安裝后能否帶來(lái)經(jīng)濟效益。如果焚燒爐產(chǎn)生的熱量過(guò)低，安裝回收裝置是不經(jīng)濟的。廢熱回收設計還需考慮廢液燃燒產(chǎn)生的HCl、SOx等物質(zhì)的露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題，要控制腐蝕條件，選用耐腐蝕材料，保證其不進(jìn)入露點(diǎn)區域。
3.5 煙氣處理
有機廢液大多含有氯、氮、硫、磷等元素，經(jīng)焚燒處理后，會(huì )產(chǎn)生各種酸性氣體。因此，焚燒裝置必須考慮二次污染問(wèn)題。美國EPA要求所有焚燒爐必須達到以下三條標準：
(1)主要危險物P、O、H、C的分解率、去除率≥99.9999%；
(2)顆粒物排放濃度34～57mg/dscm；
(3)煙氣中HCl/Cl2比值為21～600ppmv；干基，以HCl記。
