煤气化废水处理工艺分析范文

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我国能源结构的特点决定了寻求油、气的替代能源是我国能源战略安全的长远战略。在传统煤化工基础上，先进技术的开发形成了以成品油、天然气、烯烃、甲醇、乙二醇等产品为主的煤化工产业。我国煤化工项目大多分布在多煤少水的西北地区，这些地区水资源少，地表水环境容量有限,甚至没有纳污水体，而煤化工产业耗水量大，产生的废水量大，水质复杂，污染物浓度高。结合我国对环保工作的要求和煤化工良性发展的需求，废水处理及零排放工作的重要性日显突出。本文以内蒙古某煤化工项目为例，分析影响现代煤化工项目废水处理与零排放工作的关键点。

1水系统概况

内蒙古某煤化工项目以褐煤为主原料，采用碎煤加压气化技术，通过一系列煤气净化、变换、合成过程，最终产出合格的甲烷气。项目补水水源为地表水，各系统给排水线路简图如图1所示。如图1所示，全厂水系统主要包括废水处理与回用单元、循环水系统、凝结水处理系统、蒸发结晶系统和蒸发塘。其中，废水处理与回用系统包括生化处理、深度处理、膜处理与回用、浓盐水处理等单元；当上述系统中工况不稳定或事故时，部分废水将排入蒸发塘。

2废水处理与零排放现状

在碎煤加压气化炉反应过程中，用于制气的原料煤中有部分成分未完全分解，随煤气夹带出来，在冷却和洗涤过程中生成煤气化废水，其特点是有机物含量高、成分复杂且难生化处理，废水经酚氨回收处理后进入废水处理与回用系统，主工艺流程如图2所示。如图2所示，来自酚氨回收工段的煤气化水、全厂生活及化验污水、初期雨水在调节池混合后经生化、吸附及曝气生物滤池（BAF）处理后进入膜处理单元，超滤出水作为循环系统补水、反渗透出水作为生产水分别回用，废水处理工艺后段设置了超滤、纳滤、反渗透和蒸发结晶处理设施对反渗透浓水、循环排污水进行除盐，并得到脱盐水回用，各主要处理单元的运行及废水回用单元工况如下。

2.1主生化处理单元本项目中，废水首先经水解酸化单元（升流式厌氧污泥床，UASB）及缺氧/好氧（A/O）单元进行有机物降解，COD、总酚变化如图3所示。图3所取废水处理设施运行时间为2014年6月中旬至7月底，主生化处理单元进水COD为1200mg/L-2567mg/L，平均为2020mg/L,总酚为268mg/L-426mg/L,平均为365mg/L；二沉池出水COD为207mg/L-316mg/L，平均为269mg/L，总酚为8mg/L-72mg/L,平均为36mg/L。

2.2废水回用单元废水经主生化单元、吸附和曝气生物滤池（BAF）单元处理后，进入浸没式超滤单元，超滤出水部分作为循环补水，部分进入后段反渗透单元进行除盐，反渗透出水作为生产水补水。超滤产水与部分生产水作为循环系统的补水，循环系统典型水质如表1所示。循环系统控制浓缩倍数为4-5倍，系统排污水和回用段反渗透浓水排入浓盐水膜浓缩系统的预处理单元，对结垢离子进行去除。

2.3浓盐水膜浓缩单元系统包括预处理单元、超滤、纳滤和反渗透单元，设计回收率为70%。各膜系统进水水质如表2所示。反渗透浓水经一级高压反渗透处理后回收部分淡水，其浓水与纳滤浓水排入蒸发结晶单元。

2.4蒸发结晶单元蒸发结晶系统采用三效蒸发，第三效蒸发器排出的浓盐水通过旋流分离器和晶种投加进行结晶，通过离心机分离结晶盐与水。单位蒸汽消耗比设计值为0.35。蒸发系统进出水水质如表3所示。

3废水处理与零排放工作分析与建议

现结合本项目与其他企业水处理设施的设计和运行现状，对影响煤化工废水处理与回用及零排放工作的相关因素进行分析。

3.1水处理工艺及设施废水处理系统能否稳定运行取决于煤气化废水进水水质的稳定性和生化处理系统工艺参数的控制。煤气化废水中酚类、氨氮和生物有毒及抑制性物质多，当生化系统受冲击后，易影响硝化菌的代谢过程，造成出水氨氮偏高，调节工艺的进水流量或改变容积负荷是更为简捷、快速和有效的途径。煤气化废水收到酚氨回收工艺的影响，水温偏高，研究表明温度超过35℃，污泥衰老速度增快，造成污泥松散，导致二沉池漂泥，出水有机物超标，污泥松散与流失易会影响硝化菌浓度，致使氨氮去除效率降低。硝化过程需要较充足的溶解氧，pH宜控制在6.8-7.5，不宜过高。当生化系统参数控制不满足要求时，必然影响废水处理效果。

3.2废水回用及蒸发结晶设施在煤化工企业中，多采用膜处理工艺达到废水回用目的，且回用水多做为循环系统补水，由于循环系统多为开放体系，水体易滋生微生物，这对回用水的处理及循环水系统参数控制提出了更高的要求。

3.2.1废水回用在本项目中，超滤产水做为循环补水，循环排污水经预处理、超滤、纳滤和反渗透系统进行处理。在其他类似化工企业中，循环水系统曾经出现过严重的生物粘泥滋生问题，另研究认为浊循环系统易因废水中的有机物而造成循环水系统的腐蚀，增大了换热器腐蚀，缩短系统使用寿命。结合循环水系统结垢、腐蚀和微生物滋生控制要求，提出以下观点：（1）充分计算水平衡及盐平衡的基础上，将超滤产水经由纳滤处理后做为循环水补水，充分截留进入循环水系统的有机物及结垢因子，减轻循环水系统压力；对循环排污水进行水质研究，充分应用混凝等预处理手段将水中悬浮物及部分有机物去除，应用超滤、反渗透系统对其进行浓缩是可行的。（2）循环系统浓缩倍数不宜过高，应重视换热器泄露问题，特别是酸性气的泄露问题，需建立日常及定期检测机制。（3）在类似废水回用的化工企业中，当循环水系统异常，出现浊度增大时，旁滤系统往往不能满足除浊要求，在控制加药的基础上，需研究建立固定或移动的预处理水处理装置，增大循环水排污量，尽快去除污染因素，避免恶性循环。

3.2.2蒸发结晶在零排放项目中，废水中被膜系统截留的有机物及盐类均会进入蒸发结晶系统，在蒸发过程中，会出现腐蚀、盐结垢、有机物结垢或有机物随冷凝液挥发的问题，随着装置的运行，单位蒸汽消耗比往往会逐渐增大。针对上述问题，除采用投加晶种、加阻垢剂、加酸、控制固液比和保持对蒸发器的周期性清洗等方法外，需有效去除废水中有机物及结垢因子。在处理过程中应根据水质对纳滤浓水及反渗透浓水进行区分，纳滤浓水含有机物及二价盐较高，反渗透浓水含盐量较高。纳滤浓水的处置，应寻求高效的吸附工艺与除硬、除碱工艺联用，减少对设备及成本的要求。

作者：谷力彬 单位：辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司