蘭炭高濃度含油含鹽廢水處理工藝技術(shù)改造研究

王 鼎，劉 乾

（1.榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 榆林 719000；2.陜西優(yōu)然天辰環(huán)?？萍加邢薰?，陜西 榆林 719000）

榆林的蘭炭年產(chǎn)能為5 000萬(wàn)t，占全國(guó)蘭炭產(chǎn)業(yè)的一半，也是地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱之一。然而在榆林蘭炭生產(chǎn)中，重大難題之一是每年產(chǎn)生的近1億m3的高毒有機(jī)含酚廢水的處理[1]。鑒于當(dāng)前國(guó)家對(duì)污染性工業(yè)發(fā)展的基本政策是以廢制廢、變廢為寶、資源化利用[2-3]，因此，對(duì)榆林的蘭炭產(chǎn)業(yè)同樣適用。

通常，在蘭炭生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的蘭炭廢水，其成分復(fù)雜、色度高，含有高COD、氨氮、揮發(fā)酚和其他有機(jī)污染物，是典型的高濃度難降解的有機(jī)廢水［4-5］。而在煤化工項(xiàng)目生產(chǎn)過(guò)程中，所排放的廢水主要有高濃度的煤氣洗滌廢水，以及煤焦油深加工產(chǎn)生的含硫、含油廢水等，此廢水含有大量的酚類(lèi)、氨氮以及硫化物等有毒有害物質(zhì)，且廢水中COD的平均值在5 000 mg/L以上、氨氮也會(huì)在500 mg/L以上，甚至更高；且廢水中所含的多數(shù)有機(jī)污染物，無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有的生化處理系統(tǒng)降解［6-8］。近年來(lái)，隨著國(guó)家環(huán)保要求逐年加強(qiáng)，尤其是對(duì)污染物排放的嚴(yán)格控制，所以，煤化工零排放的環(huán)保目標(biāo)已作為項(xiàng)目立項(xiàng)和環(huán)評(píng)基本要求。由此可以看出，煤化工廢水處理技術(shù)是項(xiàng)目持續(xù)、綠色發(fā)展的有力保障。

當(dāng)前，煤化工廢水處理采取分質(zhì)回收利用的思路，是通過(guò)創(chuàng)新廢水處理工藝技術(shù)，降低污染程度，提取有害物質(zhì)，最終達(dá)到循環(huán)利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，結(jié)合廢水處理工藝的特性和項(xiàng)目生產(chǎn)工藝，采取靈活有效的處理方法，以彌補(bǔ)技術(shù)缺陷，從而形成廢水的回收和循環(huán)利用，這樣既可以降低生產(chǎn)原水消耗，又達(dá)到了廢水處理的目的［9-10］。

1 含油廢水處理技術(shù)方案

1.1 廢水的來(lái)源及特性

含油廢水主要是來(lái)自延遲焦化裝置焦炭塔冷焦過(guò)程中，經(jīng)放空冷卻塔塔頂分液罐冷卻分離出的廢水，其廢水量約為2.5 t/h。該廢水含油量高、油分乳化程度高，若采用常規(guī)的物理分離方法很難進(jìn)行分離。含油廢水水質(zhì)指標(biāo)詳見(jiàn)表1。

表1 含油廢水水質(zhì)指標(biāo)

1.2 工藝路線(xiàn)選擇

此技術(shù)方案是將廢水收集后，送至蘭炭炭化爐噴淋，再通過(guò)高溫汽化實(shí)現(xiàn)油水分離，其中油分通過(guò)煤氣凈化系統(tǒng)回收；但當(dāng)噴淋系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，也可送至電廠流化床鍋爐摻燒。具體處理工藝如圖1所示。

圖1 原工藝流程框圖

在實(shí)際處理過(guò)程中，焦化切焦含油廢水經(jīng)泵送至中間緩存水箱，再經(jīng)過(guò)新增離心泵進(jìn)入蘭炭炭化爐輔助煤倉(cāng)，在煤倉(cāng)同原料煤一并進(jìn)入爐體；而在下降過(guò)程中，廢水水分和油分逐步氣化分離，然后隨煤氣進(jìn)入蘭炭裝置凈化工段經(jīng)氣液分離器分離后進(jìn)入氨水池，油分通過(guò)靜置回收。因原煤進(jìn)入炭化爐時(shí)水分含量在15%左右，且原煤進(jìn)料量最大240 t/h，噴淋量不超過(guò)2.5 t/h，噴淋量相對(duì)較小，所以對(duì)爐溫及控制指標(biāo)沒(méi)有影響；但在炭化爐噴淋系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，可將廢水送入電廠循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行高溫焚燒作為應(yīng)急方案，油分氣化燃燒產(chǎn)生熱能，水分在高溫下氣化隨煙氣進(jìn)入脫硫裝置，以此實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

1.3 技術(shù)改造

（1）技改原因：在原工藝中，當(dāng)噴淋系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要緊急把碳化爐切出來(lái)進(jìn)行維修，但會(huì)導(dǎo)致廢水儲(chǔ)存系統(tǒng)出現(xiàn)溢流或滿(mǎn)罐現(xiàn)象，這樣既污染環(huán)境也影響整個(gè)水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，原碳化爐由于噴淋裝置設(shè)置缺陷，無(wú)法調(diào)節(jié)噴淋水量，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

（2）技改方案：通過(guò)自行設(shè)計(jì)安裝中間儲(chǔ)罐、管道及噴淋系統(tǒng)，并在管道、設(shè)備間安裝滿(mǎn)足操作要求的閥門(mén)若干。可將延遲焦化放空冷卻塔分液罐廢水經(jīng)管線(xiàn)輸送至中間儲(chǔ)罐，而儲(chǔ)罐作為廢水緩沖和儲(chǔ)存設(shè)施，經(jīng)泵加壓，通過(guò)管道輸送至炭化爐，再通過(guò)自制的花灑噴淋頭送入爐體五層輔助煤箱，均勻?qū)U水噴入爐體輔助煤箱，以此形成完整可靠的廢水噴淋系統(tǒng)。電廠摻燒技術(shù)改造方案如圖2、圖3所示。

圖2 技改后工藝流程框圖

圖3 焦化含油廢水鍋爐摻燒系統(tǒng)技術(shù)改造圖

（3）技改成效：通過(guò)調(diào)節(jié)不同廢水噴淋量，對(duì)炭化爐進(jìn)行了爐溫測(cè)試，具體測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)表2。在測(cè)試期間，炭化爐進(jìn)料量為180 t/h，入爐煤平均水分含量不超過(guò)14.5%，通過(guò)噴淋量計(jì)算水分理論增加量百分比。通過(guò)對(duì)以下數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，炭化爐在含油廢水噴淋量最大為2.5 t/h，噴淋廢水對(duì)炭化爐爐溫幾乎沒(méi)有影響。

表2 炭化爐噴淋量對(duì)爐溫影響測(cè)試分析表

由于部分廢水為間歇式排放，根據(jù)公司現(xiàn)階段的運(yùn)行負(fù)荷，記錄兩天切焦過(guò)程中間儲(chǔ)罐的液位，平均計(jì)算所得運(yùn)行數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表3。在測(cè)算期間，延遲焦化裝置運(yùn)行負(fù)荷為65%，從運(yùn)行數(shù)據(jù)看，焦化切焦含油廢水最大量在2.5 t左右，而在焦化裝置滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，炭化爐噴淋完全可實(shí)現(xiàn)廢水平衡。

表3 含油廢水運(yùn)行水量記錄表

2 化學(xué)濃鹽水處理技術(shù)方案

2.1 廢水的來(lái)源及特性

該廢水來(lái)自脫鹽水站制水產(chǎn)生的化學(xué)濃鹽水，由于部分廢水鹽濃度含量高，若采用常規(guī)處理方法工藝復(fù)雜，其處理成本較高。含氨廢水水質(zhì)指標(biāo)詳見(jiàn)表4。

表4 含氨廢水水質(zhì)指標(biāo)

2.2 工藝路線(xiàn)選擇

為了實(shí)現(xiàn)廢水合理利用，大部分濃鹽水用于金屬鎂冷渣系統(tǒng)，部分回用發(fā)電分廠脫硫裝置補(bǔ)充，富余少部分用于廠區(qū)灑水降塵。而脫鹽水站產(chǎn)生的化學(xué)濃鹽水一部分經(jīng)除鹽除硬單元處理后，經(jīng)管道送至電廠脫硫裝置清水罐，用于脫硫裝置補(bǔ)水和塔頂噴淋；另外一部分濃鹽水通過(guò)管道送至金屬鎂冷渣棚，即由于金屬鎂還原渣出爐溫度高，可通過(guò)噴淋化學(xué)濃鹽水進(jìn)行冷卻降溫，其中水汽蒸發(fā)，而鹽類(lèi)物質(zhì)殘留還原渣一同送入攔渣壩集中填埋，符合環(huán)保要求；而富余部分濃鹽水用于廠區(qū)灑水降塵。具體工藝流程如圖4所示。

圖4 原工藝流程框圖

2.3 技術(shù)改造

（1）技改原因：由于原工藝脫硫的生產(chǎn)水量無(wú)法調(diào)節(jié)，且沒(méi)有新鮮水進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充，導(dǎo)致濃鹽水無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)濃鹽水的綜合利用，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

（2）技改方案：將原脫硫生產(chǎn)水管線(xiàn)盲板隔斷，再將脫鹽水站反滲透設(shè)備出水濃鹽水管線(xiàn)與原生產(chǎn)水管線(xiàn)閥門(mén)接通后，送入降硬除鹽單元，而處理后的水其中一部分送入清水罐，另外一部分直接送入脫硫塔，并在管道、泵連接輸送之間安裝若干閥門(mén)，滿(mǎn)足安全操作要求；最后達(dá)到濃鹽水替代生產(chǎn)水的目的，實(shí)現(xiàn)濃鹽水的綜合回收利用。具體工藝流程如圖5、圖6所示。

圖5 技改后工藝流程框圖

圖6 濃鹽水回用電廠脫硫補(bǔ)水裝置改造圖

（3）技改成效：由于化學(xué)濃鹽水鹽類(lèi)物質(zhì)含量高，但金屬鎂澆渣經(jīng)高溫爐后渣水汽化，鹽類(lèi)物質(zhì)會(huì)殘留爐渣內(nèi)，爐渣運(yùn)轉(zhuǎn)至攔渣壩統(tǒng)一填埋，符合環(huán)保處理要求?；瘜W(xué)濃鹽水還可用于脫硫裝置補(bǔ)水，且每月對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次清洗，未發(fā)現(xiàn)設(shè)備結(jié)垢、腐蝕等現(xiàn)象。降塵主要在煤場(chǎng)、焦場(chǎng)周邊，嚴(yán)禁過(guò)度灑水，污水流入清凈回水，同時(shí)，在公司總排口增加多道閘板閥，每天有專(zhuān)人負(fù)責(zé)巡檢，若發(fā)現(xiàn)異常水質(zhì)及時(shí)回抽事故水池。通過(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析詳見(jiàn)表5，在測(cè)試期運(yùn)行的工況下，化學(xué)濃鹽水產(chǎn)量在約670 t/h，大部分用于金屬鎂澆渣，剩余部分電廠脫硫補(bǔ)水，少量廠區(qū)降塵，廢水達(dá)到系統(tǒng)平衡。

表5 化學(xué)濃鹽水水平衡記錄

3 結(jié)論

蘭炭企業(yè)針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中高濃度廢水處理的問(wèn)題，結(jié)合廢水特性及生產(chǎn)工藝，在運(yùn)行過(guò)程中采用了技術(shù)改造，解決了廢水處理過(guò)程中的一些困難。同時(shí)，技改后的工藝流程配置合理、簡(jiǎn)捷，在最大程度地降低了廢水處理成本的同時(shí)，也為企業(yè)帶來(lái)了很好的經(jīng)濟(jì)效益。后期經(jīng)蘭炭企業(yè)廢水處理車(chē)間運(yùn)行的穩(wěn)定性，以及相關(guān)數(shù)據(jù)證明：技術(shù)改造方法得當(dāng)，方案可行，廢水處理完全符合國(guó)家環(huán)保要求。