焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目的廢水綜合治理

葉田友

(山西焦煤集團(tuán) 五麟煤焦開發(fā)有限責(zé)任公司，山西 汾陽 032200)

近十年來，我國的甲醇工業(yè)在原料路線、生產(chǎn)規(guī)模、過程控制與優(yōu)化、節(jié)能環(huán)保等方面都有了新的突破與進(jìn)展。我國除了用煤直接氣化生產(chǎn)甲醇外，由于煉焦工業(yè)采用潔凈工藝和化產(chǎn)品綜合利用，以焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)甲醇也得到了快速發(fā)展，但是在甲醇的生產(chǎn)過程中，同樣存在著不同程度的環(huán)境污染問題，其中水體污染最為突出。

我國第一套年產(chǎn)8萬 t甲醇的焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置于2003年在云南曲靖開工建設(shè)，2004年12月28日生產(chǎn)出合格的甲醇。目前，國內(nèi)已有近40套焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置投入生產(chǎn)運(yùn)行，單套裝置設(shè)計(jì)規(guī)模多為10～20萬 t/年。該項(xiàng)目采用賽鼎工程有限公司(原化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計(jì)院)設(shè)計(jì)的催化部分氧化工藝法以焦?fàn)t煤氣為原料合成甲醇，年產(chǎn)量10萬 t，2011年10月投產(chǎn)。

其工藝流程見圖1[1]。

圖1 焦?fàn)t煤氣制甲醇生產(chǎn)工藝流程圖

10萬 t/年焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝流程：來自焦化廠的焦?fàn)t煤氣首先進(jìn)入30 000 m3氣柜，經(jīng)緩沖后進(jìn)入焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)增壓至2.5 MPa進(jìn)入精脫硫裝置，將煤氣中的總硫脫至0.1×10-6以下，脫硫后煤氣與來自空分裝置的氧氣和來自鍋爐房的中壓蒸汽一并進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐。在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)，焦?fàn)t煤氣中的CH4在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為H2和CO，經(jīng)合成氣壓縮機(jī)加壓至6.0 MPa，再進(jìn)入合成塔，合成反應(yīng)生成粗甲醇，送至精餾裝置進(jìn)行精制。

主要裝置有：氣柜、焦?fàn)t煤氣壓縮、精脫硫、轉(zhuǎn)化、合成氣壓縮、甲醇合成、粗甲醇精餾及產(chǎn)品罐區(qū)，配套裝置有鍋爐、空分、脫鹽水處理等。

1 生產(chǎn)過程中廢水產(chǎn)生量和污染物含量分析

以焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)甲醇，雖然大大減少了煤氣放散帶來的環(huán)境污染，但在甲醇生產(chǎn)過程中也不可避免的產(chǎn)生廢水污染問題[2]。10萬 t/年焦?fàn)t煤氣制甲醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水主要為氣柜水封排水、轉(zhuǎn)化冷凝液、甲醇精餾排水、脫鹽水站排水、全廠循環(huán)水系統(tǒng)排水、生活污水、車間沖洗水排水以及鍋爐排水等，主要水污染源污染產(chǎn)生情況見表1。

表1 項(xiàng)目廢水產(chǎn)生量和污染物含量情況表

2 甲醇生產(chǎn)過程中廢水的治理措施

2.1 清凈生產(chǎn)廢水的處理措施

由表1可知，脫鹽水站和循環(huán)水系統(tǒng)排水中的主要污染物為鹽類和SS，不會對地表水環(huán)境產(chǎn)生明顯影響，可以作為清凈廢水直接外排。甲醇生產(chǎn)過程中循環(huán)水系統(tǒng)廢水產(chǎn)生量37 t/h，脫鹽水站廢水產(chǎn)生量13 t/h，集中排至該項(xiàng)目的清凈雨水排水系統(tǒng)，經(jīng)雨水排水系統(tǒng)收集后排至廠外；鍋爐排污水1 t/h，作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水補(bǔ)入循環(huán)水系統(tǒng)。

2.2 油水的處理措施

轉(zhuǎn)化冷凝液主要是在焦?fàn)t氣壓縮階段煤氣加壓、冷卻、分離時(shí)排放的冷凝水，排放量大約2.5 t/h，轉(zhuǎn)化冷凝液主要污染物為CODcr(含量8 000 mg/L)、NH3-N(含量60 mg/L)、石油類(含量560 mg/L)等有機(jī)物，有較大的嗆人氣味，屬于高濃度有機(jī)污水。未處理油水直接排放至生化處理站，會影響生化系統(tǒng)正常運(yùn)行。針對此情況增設(shè)了一套處理量5 t/h的工業(yè)污水處理裝置，此套裝置能有效將油水分離，分離出的油渣可送至煤場摻燒，廢水可直接排至生化處理，可以有效解決焦?fàn)t煤氣制甲醇生產(chǎn)過程中的油水排放問題。

2.2.1油水處理工藝簡介

此套工業(yè)污水處理裝置是集加藥破乳、加壓溶氣氣浮、過濾、吸附為一體的污水處理設(shè)備，其工藝流程圖見圖2。

圖2 油水處理裝置工藝流程圖

工作原理：在隔油調(diào)節(jié)池中加入堿液，將油水的pH值調(diào)節(jié)在7～9，利于油水的破乳與絮凝。污水提升泵將調(diào)節(jié)池中的油水送至反應(yīng)箱，同時(shí)加入破乳劑和絮凝劑。油水在反應(yīng)箱內(nèi)進(jìn)行破乳、絮凝等一系列化學(xué)反應(yīng)，然后流入氣浮箱。通過回流加壓溶氣水和釋放器的作用，使微細(xì)氣泡與絮凝體結(jié)合，絮凝體在微小氣泡浮力的作用下，浮出水面，由刮渣機(jī)刮入污泥干化箱。水進(jìn)入中間水箱，再由過濾泵打入過濾器經(jīng)優(yōu)質(zhì)石英砂濾料過濾，使油水得到凈化，去除大部分石油類、SS、CODcr及BOD5等污染物。過濾后的出水流入1、2號活性炭吸附塔，在活性炭的吸附下，油水中的微量有害物質(zhì)被活性炭吸附，使油水進(jìn)一步得到凈化，從而使油水達(dá)到生物處理的要求。為避免產(chǎn)生泥渣造成二次污染，泥渣在污泥干化池進(jìn)行干化處理形成渣餅。渣餅的主要成分是油泥，可以摻入煤中燃燒。

2.2.2油水處理工藝的效益分析

此套污水處理設(shè)備的總投資約25萬元，處理1 m3油水電耗0.40元，藥劑費(fèi)0.45元，總成本0.85元。油水經(jīng)污水處理設(shè)備處理后，油水中的SS<70 mg/L、CODcr< 2 000 mg/L、含油量<60 mg/L，可排入污水生物處理總站進(jìn)行生物處理進(jìn)一步降低污染物含量。油水處理裝置的使用不僅減輕了油水對水體的污染，同時(shí)減輕了后續(xù)生化水處理設(shè)備的壓力，節(jié)約大量的運(yùn)行費(fèi)用，對整體水質(zhì)的達(dá)標(biāo)排放起到了關(guān)鍵的作用。

2.3 生產(chǎn)、生活污水的處理措施

10萬 t/年焦?fàn)t煤氣制甲醇生產(chǎn)過程中的氣柜水封排水、甲醇精餾廢水、生活污水和油水處理裝置處理后的廢水中主要污染物為CODcr、揮發(fā)酚、NH3-N、SS等，上述廢水若直接排放，必然會污染周邊地區(qū)的地表水及地下水，所以必須經(jīng)污水處理站處理后才可以循環(huán)使用或外排[3]。根據(jù)此廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，該項(xiàng)目廢水的處理工藝選定為A2/O2生化處理工藝。上述排水總量共計(jì)12 m3/h，全部收集到處理能力為15 m3/h的生化污水處理站，廢水處理達(dá)標(biāo)后，全部送至焦化廠用于二次熄焦。

2.3.1生化污水處理工藝

甲醇生產(chǎn)廢水及生活污水進(jìn)入格柵池去除漂浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池經(jīng)提升泵送至厭氧反應(yīng)池，厭氧反應(yīng)池出水進(jìn)入水解酸化池進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，以提高廢水的可生化性。廢水降解部分有機(jī)物后進(jìn)入一、二級生物氧化池中，大幅度降解有機(jī)物，同時(shí)將氨氮氧化為亞硝酸氮和硝酸氮。一、二級生物氧化池出水經(jīng)絮凝攪拌池投加絮凝劑后，經(jīng)斜管沉淀池進(jìn)行固液分離，出水加次氯酸鈉消毒進(jìn)入清水消毒池，經(jīng)輸送泵送至焦化廠供熄焦使用。

從二級生物氧化池回流的硝化液，再經(jīng)回流泵提升至厭氧池進(jìn)行反硝化反應(yīng)，將亞硝酸氛和硝酸氛還原為氮?dú)?，同時(shí)降解有機(jī)物。

經(jīng)斜管沉淀池分離的污泥由底部進(jìn)入污泥濃縮池，上清液回流進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)一步降解有機(jī)物，污泥濃縮池濃縮后的污泥經(jīng)螺桿泵提升至壓濾機(jī)脫水。其工藝流程圖見圖3。

圖3 A2/O2生化水處理工藝流程圖

2.3.2生化進(jìn)出水質(zhì)技術(shù)參數(shù)

焦?fàn)t煤氣制甲醇生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)、生活污水經(jīng)過A2/O2生化工藝處理后的進(jìn)出水水質(zhì)技術(shù)參數(shù)表2。

3 非正常排放的污染物防治措施

為了防止事故狀態(tài)排水、初期雨水、發(fā)生爆炸事故后的消防水對地表水環(huán)境造成污染，該工程設(shè)置了一個(gè)3 000 m3的事故池。

事故池的作用如下：

1) 當(dāng)生化污水處理站出現(xiàn)故障，無法正常運(yùn)行時(shí)，廠內(nèi)的外排廢水可暫存在事故池中，待恢復(fù)正常運(yùn)行后再將事故池中的水排往污水處理系統(tǒng)。

2) 下雨時(shí)收集的初期地表水收集進(jìn)入事故池，然后送入生化污水處理站處理，不允許直接排放，以避免跑、冒、滴、漏的甲醇隨地表雨水排放，污染環(huán)境。

表2 生化進(jìn)水和出水水質(zhì)技術(shù)參數(shù)表

3) 對于發(fā)生火災(zāi)時(shí)的消防水，由于其中含有甲醇，不能直接外排，全部收集到事故池，最后送污水處理站處理。

表3 項(xiàng)目最終水污染物的排放表

4 結(jié) 論

該工程最終廢水排放情況見表3。

綜上所述，該套10萬 t/年焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置在采取了嚴(yán)格的污染防治措施后，全廠完全可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)有機(jī)廢水的零排放，同時(shí)也使水資源得到了合理有效的利用，不會對區(qū)域地表水環(huán)境產(chǎn)生明顯影響。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李建鎖，王憲貴，王曉琴.焦?fàn)t煤氣制甲醇技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：1.

[2]馮元琦，李關(guān)云.甲醇生產(chǎn)操作問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008:540.

[3]杜 鵑，高建軍，劉偉軍.焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目的環(huán)境影響問題及防治對策[J].山西化工，2010，30(5)：61.