煤制烯烴項(xiàng)目廢水處理技術(shù)及存在問(wèn)題分析

自 尚

（中國(guó)神華煤制油化工有限公司新疆煤化工分公司 新疆烏魯木齊 831404）

近些年來(lái)，煤制烯烴等新型煤化工項(xiàng)目在我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量豐富的中、西部地區(qū)不斷建設(shè)與投產(chǎn)。但因生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物得不到有效控制和處理，煤化工水污染事件不斷被報(bào)道而不能正常生產(chǎn)或被迫停產(chǎn)。建設(shè)項(xiàng)目預(yù)期的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)目標(biāo)不能實(shí)現(xiàn)，不僅造成社會(huì)資源的浪費(fèi)，而且引起了環(huán)境污染。由于煤化工企業(yè)廢水排放量大且水質(zhì)復(fù)雜，因此廢水處理成為了制約煤化工發(fā)展的瓶頸。尋求處理效果更好、穩(wěn)定性更強(qiáng)及運(yùn)行費(fèi)用更低的處理技術(shù)，已經(jīng)成為了煤化工發(fā)展的自身要求和外在需求[1]。

1 煤制烯烴項(xiàng)目廢水的來(lái)源及特點(diǎn)

隨著現(xiàn)代煤化工的發(fā)展，我國(guó)煤制烯烴項(xiàng)目的生產(chǎn)方式主要有兩種：一種是外購(gòu)甲醇制烯烴；另一種是自產(chǎn)甲醇制烯烴。由于生產(chǎn)方式和生產(chǎn)工藝的不同，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水水質(zhì)也有所差異。

1.1 外購(gòu)甲醇制烯烴項(xiàng)目廢水來(lái)源及特點(diǎn)

以某100萬(wàn)噸甲醇制烯烴項(xiàng)目為例，由于甲醇外購(gòu)，生產(chǎn)裝置不存在煤氣化、凈化以及合成等裝置，故廢水來(lái)源較單一，以COD污染物為主，COD在1000mg/L～1500mg/L之間，B/C達(dá)到0.35～0.4，可生化性較好。

1.2 自產(chǎn)甲醇制烯烴項(xiàng)目廢水來(lái)源及特點(diǎn)

以某180萬(wàn)噸甲醇制烯烴項(xiàng)目為例，由于甲醇自產(chǎn)，其廢水主要來(lái)自氣化裝置和甲醇制烯烴裝置，另外還包括甲醇合成、凈化、聚乙烯、聚丙烯以及硫磺回收等裝置。

煤氣化廢水主要來(lái)自煤氣洗滌、冷凝和分離過(guò)程，是煤化工行業(yè)廢水處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。由于煤氣化工藝的不同，產(chǎn)生的廢水水質(zhì)也不同。從典型氣化工藝來(lái)看[2]，魯奇、溫克勒和德士古氣化爐三種典型工藝所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

表1 三種典型煤氣化工藝的廢水水質(zhì)情況

由表1可知，魯奇廢水成分比較復(fù)雜，難降解有機(jī)物含量大，難處理；溫克勒和德士古廢水成分相對(duì)簡(jiǎn)單，可生化性較好；三類廢水共性是氨氮較高，這也是氣化廢水處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。廢水性質(zhì)和氣化爐操作溫度有較大關(guān)系，氣化爐溫度越高，難降解有機(jī)物燃燒越充分，廢水中有機(jī)物含量就越低，相對(duì)而言廢水的處理難度越小。此項(xiàng)目采用GE德士古氣化技術(shù)，氣化爐操作溫度在1300℃～1400℃，溫度較高，廢水組分較為簡(jiǎn)單，廢水水質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 GE德士古氣化爐廢水水質(zhì)情況

甲醇制烯烴裝置廢水主要來(lái)MTO、聚乙烯以及聚丙烯等工藝，其B/C在0.4左右，可生化性較好。水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 甲醇制烯烴裝置綜合廢水水質(zhì)情況

2 煤制烯烴項(xiàng)目廢水處理技術(shù)選擇

煤制烯烴項(xiàng)目廢水處理工藝基本上按照物理-生化-深度處理的方式，包括預(yù)處理、生物化學(xué)處理、回用處理、濃鹽水結(jié)晶處理等單元。

2.1 外購(gòu)甲醇制烯烴項(xiàng)目廢水處理技術(shù)選擇

以某100萬(wàn)噸DMTO甲醇制烯烴項(xiàng)目為例，廢水主要污染物為COD、油類、氨氮和總磷等，含量相對(duì)較少，采用較為簡(jiǎn)單的“溶氣氣浮+調(diào)節(jié)池+接觸氧化+渦凹?xì)飧　惫に?。此?xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水COD濃度為2000mg/L，出水COD濃度為500mg/L。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)水COD濃度在1000mg/L～1500mg/L，出水COD濃度在200mg/L～300mg/L，處理效果比較理想。生物膜法由于具有凈化效果好、出水水質(zhì)好且穩(wěn)定、污泥不需回流也不膨脹等優(yōu)點(diǎn)，因此在進(jìn)行此類項(xiàng)目的設(shè)計(jì)的時(shí)候可以進(jìn)行參考及借鑒。

2.2 自產(chǎn)甲醇制烯烴項(xiàng)目廢水處理技術(shù)選擇

以某180萬(wàn)噸甲醇制烯烴為例，其廢水處理以“零排放”為要求，在同類項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，其流程設(shè)計(jì)完備、處理能力較強(qiáng)及具有較強(qiáng)的抗沖擊效果。廢水進(jìn)入生化系統(tǒng)前進(jìn)行了預(yù)處理，主要包括烯烴廢水預(yù)處理和氣化廢水預(yù)處理。烯烴廢水預(yù)處理包括“隔油+渦凹?xì)飧?溶氣氣浮”，油含量從120mg/L降到了20mg/L；氣化廢水預(yù)處理主要是氣提脫氨工藝，氨氮從400mg/L～500mg/L降至300mg/L以下，降低了生化系統(tǒng)氨氮負(fù)荷。

生化采用“生化-反硝化”為核心的A/O法生物脫氮工藝，將反硝化前置。在缺氧池，來(lái)水有機(jī)碳被反硝化菌所利用，減輕了好氧池的有機(jī)負(fù)荷，同時(shí)產(chǎn)生的堿度約為好氧池硝化反應(yīng)消耗堿度的1/2，可以補(bǔ)償硝化反應(yīng)堿度消耗。好氧池在缺氧池之后，COD去除率可達(dá)90%～95%，同時(shí)脫碳和脫氮效果明顯。此項(xiàng)目為了操作的靈活性和穩(wěn)定性，生化處理按三套系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)每套處理水量約 300m3/h，COD濃度為 1200mg/L，NH3-N濃度為200mg/L，出水滿足GB8978-1996的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即COD＜60mg/L，NH3-N＜5mg/L。

生化系統(tǒng)出水污染物中由于有難降解有機(jī)物的存在，往往COD及色度等指標(biāo)不滿足回用要求，需要進(jìn)行深度處理，一般深度處理方法有混凝、過(guò)濾、吸附、膜分離、化學(xué)氧化及生物膜等。本項(xiàng)目深度處理采用“BAF曝氣生物濾池+超濾+反滲透”，由于回用水系統(tǒng)來(lái)水包括循環(huán)水和混床再生水等，硬度和懸浮物含量較高，因此在雙膜工藝之前選用高密度澄清池，利用“石灰+碳酸鈉”方法進(jìn)行軟化，滿足回用水要求。

濃鹽水處理采用HERO高效反滲透工藝，主要包括“高密池軟化系統(tǒng)+強(qiáng)酸陽(yáng)床+弱酸陽(yáng)床+脫碳塔+超濾+高效反滲透+強(qiáng)酸陽(yáng)床”；其中高效反滲透是核心設(shè)備，在高pH值條件下運(yùn)行，脫鹽率可達(dá)97%以上，回收率為90%，濃水與再生廢水混合并經(jīng)過(guò)預(yù)熱后從底部物料罐循環(huán)至立式降膜蒸發(fā)器頂部，通過(guò)物料分配系統(tǒng)進(jìn)入換熱管，并在管壁上形成物料膜，完成部分濃縮；濃縮后的濃縮晶漿進(jìn)入結(jié)晶器，利用閃蒸完成最后濃縮，蒸發(fā)結(jié)晶過(guò)程將濃鹽水濃縮3～4倍。

3 煤制烯烴項(xiàng)目廢水處理存在的問(wèn)題及建議

煤制烯烴項(xiàng)目廢水雖然成分各異，但也存在和其他煤化工項(xiàng)目共性的問(wèn)題，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 烯烴項(xiàng)目氣化廢水硬度較高，當(dāng)廢水總硬達(dá)1000mg/L以上時(shí)，容易導(dǎo)致廢水處理設(shè)備結(jié)垢，使得液下設(shè)備電機(jī)散熱效果差而燒壞，嚴(yán)重影響設(shè)備壽命；管線結(jié)垢后只能更換管線[3]。故煤制烯烴等煤化工項(xiàng)目全廠廢水加權(quán)平均后的硬度大于1000mg/L時(shí)，建議氣化廢水進(jìn)行除硬預(yù)處理，減輕對(duì)水處理設(shè)備的損害。

3.2 烯烴裝置廢水中含有油類及二甲醚等難降解的物質(zhì)，進(jìn)入生化系統(tǒng)前應(yīng)增加隔油和氣浮等設(shè)施，減輕對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊。若沒(méi)有此類設(shè)施，則運(yùn)行過(guò)程中極易受到油類的沖擊，尤其在生產(chǎn)裝置不穩(wěn)定的情況下。另外，運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)二甲醚的監(jiān)控，避免裝置異常時(shí)對(duì)生化系統(tǒng)造成沖擊。

3.3 煤制烯烴等化工項(xiàng)目，生產(chǎn)過(guò)程中涉及的化學(xué)品種類較多，尤其是表面活性劑類，對(duì)生化系統(tǒng)影響較大，曝氣過(guò)程中產(chǎn)生大量的泡沫，夾帶活性污泥上浮，使其降解性能變差，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使污泥大量流失，影響出水水質(zhì)。生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)廢水處理裝置與各裝置之間的溝通，尤其是主裝置在更換化學(xué)品時(shí)，應(yīng)提前考慮廢水生化系統(tǒng)的處理能力，避免對(duì)生化系統(tǒng)的沖擊。

3.4 新型煤化工發(fā)展較快，在水處理設(shè)施或系統(tǒng)的管理方面，經(jīng)驗(yàn)欠缺，一些煤化工水處理管理和操作人員往往沒(méi)有相關(guān)專業(yè)或從業(yè)背景，缺乏必備水處理經(jīng)驗(yàn)，也是廢水處理過(guò)程中的重要問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)配備足夠的熟練專業(yè)人員，同時(shí)加強(qiáng)技能培訓(xùn)，建立專業(yè)化的團(tuán)隊(duì)，從業(yè)人員既要熟悉生產(chǎn)裝置工藝，又要掌握水處理工藝。

3.5 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的跑、冒、滴、漏，造成點(diǎn)源污染物的無(wú)組織排放，也是廢水處理的難題。由于生產(chǎn)裝置物料濃度較高，微量的物料就會(huì)沖擊廢水生化系統(tǒng)，受抑制濃度的影響，生化系統(tǒng)可能就會(huì)癱瘓。因此加強(qiáng)生產(chǎn)裝置運(yùn)行過(guò)程中點(diǎn)源污染物的監(jiān)控分析，避免高濃度污染物對(duì)生化系統(tǒng)的沖擊。

3.6 項(xiàng)目開(kāi)車過(guò)程中受各種因素影響，可能都會(huì)造成裝置開(kāi)車過(guò)程持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，突發(fā)事件頻出。加之一些犧牲公用工程系統(tǒng)保主化工系統(tǒng)、重生產(chǎn)輕環(huán)保等錯(cuò)誤思想的存在，使得水處理設(shè)施在開(kāi)車期間更容易受到水質(zhì)波動(dòng)的影響。pH值、溫度、污染物負(fù)荷、水量負(fù)荷及有毒有害物質(zhì)等因素都會(huì)對(duì)水處理過(guò)程產(chǎn)生沖擊性影響，開(kāi)車過(guò)程必須制定切實(shí)可行的開(kāi)工方案及應(yīng)急預(yù)案。

[1]韓忠明,潘勇延.現(xiàn)代煤化工企業(yè)的廢水處理技術(shù)及應(yīng)用[J].分析化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2013,34(6):26.

[2]高晉生,魯軍,王杰.煤化過(guò)程中的污染與控制[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[3]崔恒玲.煤制烯烴項(xiàng)目生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特點(diǎn)和處理研究[J].科技世界,2013,24(25):46.