煤氣化廢水處理工藝分析范文

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我國能源結構的特點決定了尋求油、氣的替代能源是我國能源戰略安全的長遠戰略。在傳統煤化工基礎上，先進技術的開發形成了以成品油、天然氣、烯烴、甲醇、乙二醇等產品為主的煤化工產業。我國煤化工項目大多分布在多煤少水的西北地區，這些地區水資源少，地表水環境容量有限,甚至沒有納污水體，而煤化工產業耗水量大，產生的廢水量大，水質復雜，污染物濃度高。結合我國對環保工作的要求和煤化工良性發展的需求，廢水處理及零排放工作的重要性日顯突出。本文以內蒙古某煤化工項目為例，分析影響現代煤化工項目廢水處理與零排放工作的關鍵點。

1水系統概況

內蒙古某煤化工項目以褐煤為主原料，采用碎煤加壓氣化技術，通過一系列煤氣凈化、變換、合成過程，最終產出合格的甲烷氣。項目補水水源為地表水，各系統給排水線路簡圖如圖1所示。如圖1所示，全廠水系統主要包括廢水處理與回用單元、循環水系統、凝結水處理系統、蒸發結晶系統和蒸發塘。其中，廢水處理與回用系統包括生化處理、深度處理、膜處理與回用、濃鹽水處理等單元；當上述系統中工況不穩定或事故時，部分廢水將排入蒸發塘。

2廢水處理與零排放現狀

在碎煤加壓氣化爐反應過程中，用于制氣的原料煤中有部分成分未完全分解，隨煤氣夾帶出來，在冷卻和洗滌過程中生成煤氣化廢水，其特點是有機物含量高、成分復雜且難生化處理，廢水經酚氨回收處理后進入廢水處理與回用系統，主工藝流程如圖2所示。如圖2所示，來自酚氨回收工段的煤氣化水、全廠生活及化驗污水、初期雨水在調節池混合后經生化、吸附及曝氣生物濾池（BAF）處理后進入膜處理單元，超濾出水作為循環系統補水、反滲透出水作為生產水分別回用，廢水處理工藝后段設置了超濾、納濾、反滲透和蒸發結晶處理設施對反滲透濃水、循環排污水進行除鹽，并得到脫鹽水回用，各主要處理單元的運行及廢水回用單元工況如下。

2.1主生化處理單元本項目中，廢水首先經水解酸化單元（升流式厭氧污泥床，UASB）及缺氧/好氧（A/O）單元進行有機物降解，COD、總酚變化如圖3所示。圖3所取廢水處理設施運行時間為2014年6月中旬至7月底，主生化處理單元進水COD為1200mg/L-2567mg/L，平均為2020mg/L,總酚為268mg/L-426mg/L,平均為365mg/L；二沉池出水COD為207mg/L-316mg/L，平均為269mg/L，總酚為8mg/L-72mg/L,平均為36mg/L。

2.2廢水回用單元廢水經主生化單元、吸附和曝氣生物濾池（BAF）單元處理后，進入浸沒式超濾單元，超濾出水部分作為循環補水，部分進入后段反滲透單元進行除鹽，反滲透出水作為生產水補水。超濾產水與部分生產水作為循環系統的補水，循環系統典型水質如表1所示。循環系統控制濃縮倍數為4-5倍，系統排污水和回用段反滲透濃水排入濃鹽水膜濃縮系統的預處理單元，對結垢離子進行去除。

2.3濃鹽水膜濃縮單元系統包括預處理單元、超濾、納濾和反滲透單元，設計回收率為70%。各膜系統進水水質如表2所示。反滲透濃水經一級高壓反滲透處理后回收部分淡水，其濃水與納濾濃水排入蒸發結晶單元。

2.4蒸發結晶單元蒸發結晶系統采用三效蒸發，第三效蒸發器排出的濃鹽水通過旋流分離器和晶種投加進行結晶，通過離心機分離結晶鹽與水。單位蒸汽消耗比設計值為0.35。蒸發系統進出水水質如表3所示。

3廢水處理與零排放工作分析與建議

現結合本項目與其他企業水處理設施的設計和運行現狀，對影響煤化工廢水處理與回用及零排放工作的相關因素進行分析。

3.1水處理工藝及設施廢水處理系統能否穩定運行取決于煤氣化廢水進水水質的穩定性和生化處理系統工藝參數的控制。煤氣化廢水中酚類、氨氮和生物有毒及抑制性物質多，當生化系統受沖擊后，易影響硝化菌的代謝過程，造成出水氨氮偏高，調節工藝的進水流量或改變容積負荷是更為簡捷、快速和有效的途徑。煤氣化廢水收到酚氨回收工藝的影響，水溫偏高，研究表明溫度超過35℃，污泥衰老速度增快，造成污泥松散，導致二沉池漂泥，出水有機物超標，污泥松散與流失易會影響硝化菌濃度，致使氨氮去除效率降低。硝化過程需要較充足的溶解氧，pH宜控制在6.8-7.5，不宜過高。當生化系統參數控制不滿足要求時，必然影響廢水處理效果。

3.2廢水回用及蒸發結晶設施在煤化工企業中，多采用膜處理工藝達到廢水回用目的，且回用水多做為循環系統補水，由于循環系統多為開放體系，水體易滋生微生物，這對回用水的處理及循環水系統參數控制提出了更高的要求。

3.2.1廢水回用在本項目中，超濾產水做為循環補水，循環排污水經預處理、超濾、納濾和反滲透系統進行處理。在其他類似化工企業中，循環水系統曾經出現過嚴重的生物粘泥滋生問題，另研究認為濁循環系統易因廢水中的有機物而造成循環水系統的腐蝕，增大了換熱器腐蝕，縮短系統使用壽命。結合循環水系統結垢、腐蝕和微生物滋生控制要求，提出以下觀點：（1）充分計算水平衡及鹽平衡的基礎上，將超濾產水經由納濾處理后做為循環水補水，充分截留進入循環水系統的有機物及結垢因子，減輕循環水系統壓力；對循環排污水進行水質研究，充分應用混凝等預處理手段將水中懸浮物及部分有機物去除，應用超濾、反滲透系統對其進行濃縮是可行的。（2）循環系統濃縮倍數不宜過高，應重視換熱器泄露問題，特別是酸性氣的泄露問題，需建立日常及定期檢測機制。（3）在類似廢水回用的化工企業中，當循環水系統異常，出現濁度增大時，旁濾系統往往不能滿足除濁要求，在控制加藥的基礎上，需研究建立固定或移動的預處理水處理裝置，增大循環水排污量，盡快去除污染因素，避免惡性循環。

3.2.2蒸發結晶在零排放項目中，廢水中被膜系統截留的有機物及鹽類均會進入蒸發結晶系統，在蒸發過程中，會出現腐蝕、鹽結垢、有機物結垢或有機物隨冷凝液揮發的問題，隨著裝置的運行，單位蒸汽消耗比往往會逐漸增大。針對上述問題，除采用投加晶種、加阻垢劑、加酸、控制固液比和保持對蒸發器的周期性清洗等方法外，需有效去除廢水中有機物及結垢因子。在處理過程中應根據水質對納濾濃水及反滲透濃水進行區分，納濾濃水含有機物及二價鹽較高，反滲透濃水含鹽量較高。納濾濃水的處置，應尋求高效的吸附工藝與除硬、除堿工藝聯用，減少對設備及成本的要求。

作者：谷力彬 單位：遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司