論煤化工項目廢水零排放的可行性

陳寬平

摘 要：通過增加綜合水處理裝置，對60萬噸/年煤制甲醇項目外排濃鹽水進行回收，同時對礦井水進行處理，解決化工與礦井濃鹽水排放問題，實現(xiàn)了礦井水綜合循環(huán)利用、降低化工企業(yè)生產(chǎn)成本，達到水資源循環(huán)利用、固體廢棄物資源化，保護環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞：煤化工；廢水；零排放

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.099

1 煤制甲醇項目水系統(tǒng)情況

內(nèi)蒙古中煤遠興能源化工有限公司60萬噸/年煤制甲醇項目采用西北化工研究院的多元料漿煤氣化技術(shù)，經(jīng)變換、低溫甲醇洗、甲醇合成、甲醇精餾生產(chǎn)甲醇產(chǎn)品。項目配套建設(shè)生產(chǎn)給水系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)、回用水系統(tǒng)、脫鹽水系統(tǒng)和給排水管網(wǎng)系統(tǒng)。

污水處理采用IMC法工藝，該工藝為多段SBR工藝，是近年發(fā)展起來的一種先進的預批式除磷脫氮處理法，該處理工藝集反應(yīng)池、沉淀池為一體，間歇進水，間歇反應(yīng)，停氣、停止污泥循環(huán)時污水沉淀撇除上清液，并排出剩余污泥，成為一個周期，周而復始。在煤制甲醇工業(yè)廢水處理中應(yīng)用范圍廣、處理效果好。

回用水系統(tǒng)將循環(huán)水站排污水、脫鹽水站排污水及污水處理站達標污水組成的綜合廢水進行處理并達到循環(huán)水補水水質(zhì)標準，出水進入回用水池，經(jīng)回用水泵提升送往循環(huán)水站作為循環(huán)水的補充水，使污水得以重新利用，節(jié)約水資源。

系統(tǒng)采用機械加速澄清池+多介質(zhì)過濾器+碟片過濾器+程控超濾裝置+反滲透處理工藝，其中程控超濾前采用100微米碟片式過濾裝置處理。超濾膜組件選用英國倍能（BenonX）生產(chǎn)的中空纖維膜。

2 公司綜合水處理裝置情況

綜合水處理工程共分兩期建設(shè)，一期設(shè)計進水規(guī)模：29000m3/d，其中礦井水24000 m3/d，化工高鹽水5000 m3/d。二期是蒸發(fā)結(jié)晶、分鹽裝置，用于處理減量化裝置濃縮后的濃鹽水，通過預處理、提濃、蒸發(fā)結(jié)晶分鹽處理后，產(chǎn)水達到循環(huán)水補充水水質(zhì)后回用，分出無水硫酸鈉、氯化鈉結(jié)晶鹽，二期設(shè)計進水規(guī)模為4800 m3/d。本項目產(chǎn)品為產(chǎn)品水、無水硫酸鈉、氯化鈉。

產(chǎn)品水：27576 m3/d，其中減量化裝置產(chǎn)水規(guī)模：23352m3/d，蒸發(fā)結(jié)晶、分鹽裝置產(chǎn)水規(guī)模：4224m3/d。

產(chǎn)品鹽：無水硫酸鈉280.8t/d，氯化鈉產(chǎn)量為19.44 t/d。

本項目進水為納林河二號礦井水和化工高鹽水，通過石灰純堿+離子交換器軟化、高密度澄清池澄清、高強度膜過濾、二級特種反滲透脫鹽進行減量化處理后，產(chǎn)品水回用。濃水經(jīng)雙堿法軟化+高密度澄清池+高強度膜過濾+臭氧催化氧化+活性炭吸附+樹脂床軟化等一些列預處理手段凈化、經(jīng)并聯(lián)的ED和MVR降膜蒸發(fā)器提濃、通過四效逆流蒸發(fā)+冷凍析硝+鹽結(jié)晶+剩余母液噴霧干燥，分出無水硫酸鈉、氯化鈉、雜鹽，產(chǎn)水全部回用。

該工藝具有以下特點：

（1）通過石灰、純堿+離子交換雙級軟化，保證軟化效果，能有效降低出水硬度，大大降低后續(xù)膜處理的結(jié)垢風險。

（2）采用高密池+高強度膜的澄清、過濾工藝，代替了常規(guī)澄清+濾池+超濾的工藝，工藝流程縮短，處理效率提高、減小占地面積和投資、而且高強度膜過濾精度高、出水濁度低，便于反洗維護。

（3）采用二級脫鹽，將TDS的濃縮分段實現(xiàn)，中壓GTR3膜到30000mg/L以上、高壓GTR4膜到60000mg/L以上，有利于平衡膜效率和降低能耗；一級、二級特種脫鹽組合膜工藝實現(xiàn)回收率>80%，使進入后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶裝置的濃水量降低，既保證了膜單元不會因為過高濃縮，而影響安全穩(wěn)定運行，同時也兼顧了工程總投資和運行費。

（4）采用特種GTR系列膜，該膜比標準抗污染膜流道寬，更耐污堵；GTR膜片更牢固，已在COD高達數(shù)百ppm的高污染鋼鐵高鹽水零排放中試和煤化工高鹽水零排放實際項目上等得到驗證，可保證在高污染、高濃縮倍率下的穩(wěn)定運行，降低清洗頻率，延長膜的高性能；

（5）采用雙堿法軟化+高密度澄清池+高強度膜過濾+臭氧催化氧化+活性炭吸附+樹脂床軟化預處理工藝對蒸發(fā)結(jié)晶進水（TDS：45000～60000mg/L濃鹽水）進行處理，完善的預處理工藝能有效去除硬度、COD等影響蒸發(fā)結(jié)晶運行和結(jié)晶鹽品質(zhì)的因素，保證后系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

（6）采用并聯(lián)的ED和MVR降膜蒸發(fā)器進行提濃，一方面保證后續(xù)結(jié)晶的母液濃度，減少蒸發(fā)結(jié)晶的進水量；另一方面通過兩種不同工藝互補，降低綜合能耗，同時能根據(jù)進水水量、產(chǎn)品鹽的市場情況，選擇合適的濃縮段運行，操作靈活性大。

（7）通過四效逆流蒸發(fā)工藝，能有效的合理利用熱能，降低蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸汽和冷卻水消耗，降低系統(tǒng)能耗。

（8）通過冷凍析硝+鹽結(jié)晶工藝，不僅能有效降低氯化鈉中的硫酸鈉含量，保證氯化鈉品質(zhì)，而且能提高無水硫酸鈉的收率，減少雜鹽的量。

（9）雜鹽噴霧干燥可以將剩余母液完全干化，實現(xiàn)廢水“零排放”。

3 綜合水裝置投用后的效果

綜合水一期項目于2015年11月產(chǎn)出合格產(chǎn)品水，滿足工業(yè)用水標準。

水二期于2017年4月產(chǎn)出合格結(jié)晶鹽，硫酸鈉符合GB/T 6009-2014《工業(yè)無水硫酸鈉》Ⅰ類一等品標準，氯化鈉符合GB/T 5462-2015《工業(yè)鹽》精制工業(yè)鹽一級品標準。