固定床造氣循環(huán)水系統(tǒng)高污廢水的治理

曹真真

（河南心連心化肥有限公司，河南新鄉(xiāng) 453731）

0 引 言

隨著國(guó)家環(huán)保政策的收緊，固定床氣化技術(shù)將會(huì)逐步退出歷史舞臺(tái)，但客觀事實(shí)是其市場(chǎng)占有率目前仍有40%，由于種種原因，全部更新?lián)Q代需要一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程。因此，如何改進(jìn)固定床氣化工藝所配套的環(huán)保設(shè)施，是目前傳統(tǒng)煤化工企業(yè)的一大課題。

河南心連心化肥有限公司現(xiàn)有固定床氣化爐40余臺(tái)，固定床氣頭生產(chǎn)系統(tǒng)中配套的污水處理技術(shù)有微渦流澄清技術(shù)、尿素深度水解技術(shù)、A-SBR污水處理技術(shù)和中水回用技術(shù)，廠區(qū)內(nèi)利用造氣循環(huán)水的閉路循環(huán)基本上可以實(shí)現(xiàn)污水零排放，但2017年6月河南省出臺(tái)了VOCs（揮發(fā)性有機(jī)物）治理政策，公司需對(duì)廠區(qū)內(nèi)存有異味的區(qū)域進(jìn)行治理，其中造氣循環(huán)水系統(tǒng)就是一個(gè)需要重點(diǎn)治理的區(qū)域。

1 造氣循環(huán)水系統(tǒng)概況

河南心連心化肥有限公司二分公司 （以下簡(jiǎn)稱二分公司）造氣循環(huán)水系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)來(lái)自固定床造氣系統(tǒng)的半水煤氣進(jìn)行降溫除塵，其中，一期造氣循環(huán)水循環(huán)量為1200m3／h，冷、熱水泵各開(kāi)1臺(tái)，采用平流沉淀池＋微渦流澄清器＋冷卻涼水塔工藝；二期造氣循環(huán)水循環(huán)量為1400m3／h，冷、熱水泵各開(kāi)1臺(tái)，采用平流沉淀池＋冷卻涼水塔工藝。造氣循環(huán)水的管控是固定床氣化工藝控制的重點(diǎn)，一直以來(lái)二分公司造氣循環(huán)水實(shí)行閉路循環(huán)控制，以二分公司內(nèi)部各工段無(wú)法處理的高污廢水作為補(bǔ)水，其排水主要為涼水塔內(nèi)的蒸發(fā)損失。

1.1 造氣循環(huán)水系統(tǒng)流程

造氣循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。通過(guò)涼水泵將涼水送至造氣洗氣塔、造氣灰倉(cāng)加水、吹風(fēng)氣氣柜等崗位，對(duì)半水煤氣進(jìn)行除塵降溫，換熱后的熱水回到沉淀池中沉淀，之后由熱水泵送至涼水塔，通過(guò)涼水塔上部的4臺(tái)L47軸流式風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)，經(jīng)涼水塔內(nèi)部噴嘴的霧化和填料的分布，使造氣循環(huán)水的溫度降低，然后落入涼水池中，循環(huán)利用。造氣循環(huán)水沉淀區(qū)設(shè)置有地行及抓煤灰吊斗，定期清理沉積的煤灰，清理出的煤泥運(yùn)至密閉的大棚內(nèi)，通過(guò)自然沉淀實(shí)現(xiàn)煤灰與水的分離，煤泥含水率達(dá)到要求后外售，而大棚內(nèi)的揮發(fā)性氣體則通過(guò)風(fēng)機(jī)抽送至鍋爐摻燒，以減少VOCs氣味的逸散。

圖1 造氣循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖

1.2 造氣循環(huán)水系統(tǒng)基本運(yùn)行參數(shù)

二分公司一、二期造氣循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行模式受氣溫影響較大，其夏季和冬季2種氣溫條件下的運(yùn)行參數(shù)如表1。可以看出：造氣循環(huán)水的蒸發(fā)量受季節(jié)影響較大，一期循環(huán)水系統(tǒng)蒸發(fā)量在35～49m3／h，二期循環(huán)水系統(tǒng)蒸發(fā)量在45～59m3／h。蒸發(fā)量是造氣循環(huán)水消耗的大頭，也是造氣循環(huán)水系統(tǒng)水平衡的主線，但是控制造氣循環(huán)水漲水問(wèn)題不能通過(guò)加大水循環(huán)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橄到y(tǒng)的蒸發(fā)量影響著半水煤氣系統(tǒng)的熱量平衡，尤其是冬季半水煤氣溫度較低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致一脫脫硫反應(yīng)效率下降。

表1 一、二期造氣循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)

1.3 二分公司整體排污情況統(tǒng)計(jì)

二分公司整體排污統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) （系統(tǒng)水平衡數(shù)據(jù)）見(jiàn)圖2。可以看出，生產(chǎn)系統(tǒng)的污水主要分為清凈污水和重污水，清凈污水是指反滲透濃水、循環(huán)水排污等，而重污水主要是指造氣循環(huán)水和壓縮廢油水以及變換冷凝液。

圖2 二分公司整體排污統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)圖

2 二分公司污水治理情況

現(xiàn)有的污水處理裝置基本上可以滿足環(huán)保要求，但要滿足VOCs的治理要求，則首先需將造氣循環(huán)水的異味進(jìn)行消除，而治理異味的首要措施就是治水。就造氣循環(huán)水自身而言，異味并不大，其中的揮發(fā)性物質(zhì)很大部分來(lái)自其他工段，如變換冷凝液中大量的NH3-N和有機(jī)物；另外，壓縮廢油水帶來(lái)的懸浮油對(duì)造氣循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)一步惡化起到了推進(jìn)作用。

2.1 造氣循環(huán)水系統(tǒng)相關(guān)進(jìn)水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

近期對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的高污廢水 （造氣循環(huán)水、變換冷凝液以及壓縮廢油水）進(jìn)行了水質(zhì)分析，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 二分公司生產(chǎn)系統(tǒng)高污廢水水質(zhì)分析數(shù)據(jù)

2.2 高污廢水的分類治理

針對(duì)各類污水的特點(diǎn)，二分公司制定了以下分類治理措施。

2.2.1 變換冷凝液的治理

固定床氣頭工藝系統(tǒng)生產(chǎn)中產(chǎn)生的變換冷凝液屬于重污水，經(jīng)分析，其COD值在10000～22000mg／L，NH3-N含量在3000～4000mg／L，以往作為一脫循環(huán)水和造氣循環(huán)水補(bǔ)水通過(guò)蒸發(fā)損耗，但冬季造氣循環(huán)水漲水問(wèn)題突出 （冬季一、二期造氣循環(huán)水自身漲水量約10t／h），重污水富余現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。

經(jīng)調(diào)研考察，汽提脫氨是處理高氨氮廢水較為成熟可靠的工藝。技術(shù)人員結(jié)合二分公司變換冷凝液成分及物化性質(zhì)，參考業(yè)內(nèi)已有汽提脫氨裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，自主設(shè)計(jì)了變換冷凝液汽提脫氨裝置。20t／h變換冷凝液汽提裝置利用1.3 MPa蒸汽作為熱源，在汽提塔內(nèi)對(duì)變換冷凝液進(jìn)行精餾和汽提，使其中的CO2、NH3等組分分離出來(lái)，保證出汽提塔的變換冷凝液NH3-N含量小于80mg／L，達(dá)到生化處理或重復(fù)利用的要求。

來(lái)自一、二期系統(tǒng)的變換冷凝液 （NH3-N含量1500mg／L）通過(guò)管道泵加壓至0.5MPa進(jìn)入預(yù)熱器，與汽提塔塔釜廢水換熱至100℃后進(jìn)入汽提塔；塔釜廢水通過(guò)再沸器加熱，出再沸器后的氣液混合物溫度升至140℃，作為汽提塔的熱源。進(jìn)入汽提塔的變換冷凝液自上而下流動(dòng)，其中溶解的CO2、H2S、NH3、甲醇等不凝氣逐漸逸出，在汽提塔塔頂匯聚，經(jīng)汽提塔塔頂氣分縮器冷卻部分氣體使之成為液相，作為回流液；分離出的不凝氣則送往一脫工段脫硫區(qū)。變換冷凝液經(jīng)汽提后，其尾液 （汽提塔釜出液）分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 變換冷凝液汽提后尾液 （汽提塔釜出液）分析數(shù)據(jù)

2.2.2 壓縮廢油水的治理

對(duì)壓縮廢油水進(jìn)行分析，其中的分散油粒徑10～100μm，呈小微粒浮于水中，靜止時(shí)間長(zhǎng)也可浮入油層；乳化油是由機(jī)械在高速運(yùn)行時(shí)油水混合而形成O／W （水包油），粒徑＜10μm，極難除去；溶解油以分子狀態(tài)溶于水中，粒徑＜0.1μm（有的粒徑＜10nm）。含油污水?dāng)?shù)量雖不大，但卻是一種危害極大的污水，可能使后續(xù)污水生化系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行。

為治理壓縮廢油水，二分公司新上1套壓縮廢油水過(guò)濾裝置，利用油水分離器和油池的分離作用，將原流入到氣柜含油量28.894mg／L、懸浮物含量277.0mg／L的廢水處理至含油量8.062mg／L、懸浮物含量13.0mg／L（見(jiàn)表4），然后直接送終端生化處理系統(tǒng)。

表4 壓縮廢油水處理前后的分析數(shù)據(jù) mg／L

2.2.3 造氣循環(huán)水的異味治理

經(jīng)調(diào)研考察，并結(jié)合二分公司的實(shí)際情況，以及考慮到造氣循環(huán)水揮發(fā)出來(lái)的異味，新上1套反吊膜裝置對(duì)造氣循環(huán)水池進(jìn)行覆蓋，同時(shí)配套抽引風(fēng)機(jī)將揮發(fā)性氣體送往吹風(fēng)氣燃燒系統(tǒng)處理，循環(huán)水池內(nèi)的煤泥則通過(guò)漿液泵送至煤泥晾曬棚內(nèi)，煤泥晾曬棚同樣采用抽引風(fēng)機(jī)將揮發(fā)性氣體送至吹風(fēng)氣回收工段處理。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)苛，雖然固定床氣化技術(shù)終將被新型潔凈煤氣化技術(shù)所取代，但在這個(gè)較長(zhǎng)的更新?lián)Q代過(guò)程中，企業(yè)通過(guò)自身管理水平的提升和新環(huán)保技術(shù)的引進(jìn)應(yīng)用，還是能維持企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還是能創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。