煤氣化廢水處理工藝分析范文

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我國能源結(jié)構(gòu)的特點決定了尋求油、氣的替代能源是我國能源戰(zhàn)略安全的長遠戰(zhàn)略。在傳統(tǒng)煤化工基礎(chǔ)上，先進技術(shù)的開發(fā)形成了以成品油、天然氣、烯烴、甲醇、乙二醇等產(chǎn)品為主的煤化工產(chǎn)業(yè)。我國煤化工項目大多分布在多煤少水的西北地區(qū)，這些地區(qū)水資源少，地表水環(huán)境容量有限,甚至沒有納污水體，而煤化工產(chǎn)業(yè)耗水量大，產(chǎn)生的廢水量大，水質(zhì)復雜，污染物濃度高。結(jié)合我國對環(huán)保工作的要求和煤化工良性發(fā)展的需求，廢水處理及零排放工作的重要性日顯突出。本文以內(nèi)蒙古某煤化工項目為例，分析影響現(xiàn)代煤化工項目廢水處理與零排放工作的關(guān)鍵點。

1水系統(tǒng)概況

內(nèi)蒙古某煤化工項目以褐煤為主原料，采用碎煤加壓氣化技術(shù)，通過一系列煤氣凈化、變換、合成過程，最終產(chǎn)出合格的甲烷氣。項目補水水源為地表水，各系統(tǒng)給排水線路簡圖如圖1所示。如圖1所示，全廠水系統(tǒng)主要包括廢水處理與回用單元、循環(huán)水系統(tǒng)、凝結(jié)水處理系統(tǒng)、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)和蒸發(fā)塘。其中，廢水處理與回用系統(tǒng)包括生化處理、深度處理、膜處理與回用、濃鹽水處理等單元；當上述系統(tǒng)中工況不穩(wěn)定或事故時，部分廢水將排入蒸發(fā)塘。

2廢水處理與零排放現(xiàn)狀

在碎煤加壓氣化爐反應過程中，用于制氣的原料煤中有部分成分未完全分解，隨煤氣夾帶出來，在冷卻和洗滌過程中生成煤氣化廢水，其特點是有機物含量高、成分復雜且難生化處理，廢水經(jīng)酚氨回收處理后進入廢水處理與回用系統(tǒng)，主工藝流程如圖2所示。如圖2所示，來自酚氨回收工段的煤氣化水、全廠生活及化驗污水、初期雨水在調(diào)節(jié)池混合后經(jīng)生化、吸附及曝氣生物濾池（BAF）處理后進入膜處理單元，超濾出水作為循環(huán)系統(tǒng)補水、反滲透出水作為生產(chǎn)水分別回用，廢水處理工藝后段設(shè)置了超濾、納濾、反滲透和蒸發(fā)結(jié)晶處理設(shè)施對反滲透濃水、循環(huán)排污水進行除鹽，并得到脫鹽水回用，各主要處理單元的運行及廢水回用單元工況如下。

2.1主生化處理單元本項目中，廢水首先經(jīng)水解酸化單元（升流式厭氧污泥床，UASB）及缺氧/好氧（A/O）單元進行有機物降解，COD、總酚變化如圖3所示。圖3所取廢水處理設(shè)施運行時間為2014年6月中旬至7月底，主生化處理單元進水COD為1200mg/L-2567mg/L，平均為2020mg/L,總酚為268mg/L-426mg/L,平均為365mg/L；二沉池出水COD為207mg/L-316mg/L，平均為269mg/L，總酚為8mg/L-72mg/L,平均為36mg/L。

2.2廢水回用單元廢水經(jīng)主生化單元、吸附和曝氣生物濾池（BAF）單元處理后，進入浸沒式超濾單元，超濾出水部分作為循環(huán)補水，部分進入后段反滲透單元進行除鹽，反滲透出水作為生產(chǎn)水補水。超濾產(chǎn)水與部分生產(chǎn)水作為循環(huán)系統(tǒng)的補水，循環(huán)系統(tǒng)典型水質(zhì)如表1所示。循環(huán)系統(tǒng)控制濃縮倍數(shù)為4-5倍，系統(tǒng)排污水和回用段反滲透濃水排入濃鹽水膜濃縮系統(tǒng)的預處理單元，對結(jié)垢離子進行去除。

2.3濃鹽水膜濃縮單元系統(tǒng)包括預處理單元、超濾、納濾和反滲透單元，設(shè)計回收率為70%。各膜系統(tǒng)進水水質(zhì)如表2所示。反滲透濃水經(jīng)一級高壓反滲透處理后回收部分淡水，其濃水與納濾濃水排入蒸發(fā)結(jié)晶單元。

2.4蒸發(fā)結(jié)晶單元蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)采用三效蒸發(fā)，第三效蒸發(fā)器排出的濃鹽水通過旋流分離器和晶種投加進行結(jié)晶，通過離心機分離結(jié)晶鹽與水。單位蒸汽消耗比設(shè)計值為0.35。蒸發(fā)系統(tǒng)進出水水質(zhì)如表3所示。

3廢水處理與零排放工作分析與建議

現(xiàn)結(jié)合本項目與其他企業(yè)水處理設(shè)施的設(shè)計和運行現(xiàn)狀，對影響煤化工廢水處理與回用及零排放工作的相關(guān)因素進行分析。

3.1水處理工藝及設(shè)施廢水處理系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行取決于煤氣化廢水進水水質(zhì)的穩(wěn)定性和生化處理系統(tǒng)工藝參數(shù)的控制。煤氣化廢水中酚類、氨氮和生物有毒及抑制性物質(zhì)多，當生化系統(tǒng)受沖擊后，易影響硝化菌的代謝過程，造成出水氨氮偏高，調(diào)節(jié)工藝的進水流量或改變?nèi)莘e負荷是更為簡捷、快速和有效的途徑。煤氣化廢水收到酚氨回收工藝的影響，水溫偏高，研究表明溫度超過35℃，污泥衰老速度增快，造成污泥松散，導致二沉池漂泥，出水有機物超標，污泥松散與流失易會影響硝化菌濃度，致使氨氮去除效率降低。硝化過程需要較充足的溶解氧，pH宜控制在6.8-7.5，不宜過高。當生化系統(tǒng)參數(shù)控制不滿足要求時，必然影響廢水處理效果。

3.2廢水回用及蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)施在煤化工企業(yè)中，多采用膜處理工藝達到廢水回用目的，且回用水多做為循環(huán)系統(tǒng)補水，由于循環(huán)系統(tǒng)多為開放體系，水體易滋生微生物，這對回用水的處理及循環(huán)水系統(tǒng)參數(shù)控制提出了更高的要求。

3.2.1廢水回用在本項目中，超濾產(chǎn)水做為循環(huán)補水，循環(huán)排污水經(jīng)預處理、超濾、納濾和反滲透系統(tǒng)進行處理。在其他類似化工企業(yè)中，循環(huán)水系統(tǒng)曾經(jīng)出現(xiàn)過嚴重的生物粘泥滋生問題，另研究認為濁循環(huán)系統(tǒng)易因廢水中的有機物而造成循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕，增大了換熱器腐蝕，縮短系統(tǒng)使用壽命。結(jié)合循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢、腐蝕和微生物滋生控制要求，提出以下觀點：（1）充分計算水平衡及鹽平衡的基礎(chǔ)上，將超濾產(chǎn)水經(jīng)由納濾處理后做為循環(huán)水補水，充分截留進入循環(huán)水系統(tǒng)的有機物及結(jié)垢因子，減輕循環(huán)水系統(tǒng)壓力；對循環(huán)排污水進行水質(zhì)研究，充分應用混凝等預處理手段將水中懸浮物及部分有機物去除，應用超濾、反滲透系統(tǒng)對其進行濃縮是可行的。（2）循環(huán)系統(tǒng)濃縮倍數(shù)不宜過高，應重視換熱器泄露問題，特別是酸性氣的泄露問題，需建立日常及定期檢測機制。（3）在類似廢水回用的化工企業(yè)中，當循環(huán)水系統(tǒng)異常，出現(xiàn)濁度增大時，旁濾系統(tǒng)往往不能滿足除濁要求，在控制加藥的基礎(chǔ)上，需研究建立固定或移動的預處理水處理裝置，增大循環(huán)水排污量，盡快去除污染因素，避免惡性循環(huán)。

3.2.2蒸發(fā)結(jié)晶在零排放項目中，廢水中被膜系統(tǒng)截留的有機物及鹽類均會進入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，在蒸發(fā)過程中，會出現(xiàn)腐蝕、鹽結(jié)垢、有機物結(jié)垢或有機物隨冷凝液揮發(fā)的問題，隨著裝置的運行，單位蒸汽消耗比往往會逐漸增大。針對上述問題，除采用投加晶種、加阻垢劑、加酸、控制固液比和保持對蒸發(fā)器的周期性清洗等方法外，需有效去除廢水中有機物及結(jié)垢因子。在處理過程中應根據(jù)水質(zhì)對納濾濃水及反滲透濃水進行區(qū)分，納濾濃水含有機物及二價鹽較高，反滲透濃水含鹽量較高。納濾濃水的處置，應尋求高效的吸附工藝與除硬、除堿工藝聯(lián)用，減少對設(shè)備及成本的要求。

作者：谷力彬 單位：遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司