煤制烯烴項(xiàng)目污水處理技術(shù)應(yīng)用分析

（國家能源集團(tuán)新疆化工有限公司 新疆 831404）

1.前言

煤制烯烴項(xiàng)目是以煤為原料，通過煤制甲醇、甲醇制烯烴、烯烴聚合工藝生成聚乙烯、聚丙烯新型煤化工產(chǎn)業(yè)。煤在化學(xué)加工的過程中會產(chǎn)生大量的工業(yè)污水，此類污水處理就成為制約項(xiàng)目可持續(xù)發(fā)展瓶頸。新疆某煤制烯烴項(xiàng)目具有配套環(huán)保設(shè)施，在充分吸收同類型裝置污水處理工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合行業(yè)的最新技術(shù)來優(yōu)化設(shè)計(jì)一套技術(shù)先進(jìn)的污水處理工藝，來滿足當(dāng)今越來越高的環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)污水“零排放”以及“節(jié)約環(huán)保”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

2.煤制烯烴污水處理現(xiàn)狀

(1)煤制烯烴污水來源及水質(zhì)特點(diǎn)

煤制烯烴污水主要來源于煤氣化裝置污水、MTO裝置污水、凈化低溫甲醇污水、甲醇合成裝置、硫磺回收等裝置及配套公用工程和輔助裝置的生產(chǎn)、生活污水。而水煤漿氣化污水中主要是總?cè)芙庑怨腆w、氨氮、COD含量較高，其中氨氮波動較大。MTO裝置污水中污染物主要包括甲醇廢堿、油等物質(zhì)。氣化污水和MTO裝置污水是生化污水處理主要來源。

(2)污水生化處理技術(shù)

污水生化處理采用“預(yù)處理+A/O+曝氣生物濾池”處理工藝。由污水預(yù)處理、A/O生化處理、曝氣生物濾池、污泥處理、加藥、事故池、雨污水泵站等系統(tǒng)組成，完成有機(jī)物、COD、BOD、氨氮、氰化物、硫化物的降解。

為了操作的靈活性和裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性，污水生化處理按照三個(gè)系列設(shè)計(jì)，每個(gè)系列處理量為267m3/h，總設(shè)計(jì)規(guī)模為800m3/h。可在裝置開工時(shí)間、運(yùn)行負(fù)荷不同的工況下，靈活調(diào)整投用生化處理系列，來滿足生產(chǎn)需要。或某個(gè)系列運(yùn)行設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可暫停單個(gè)生化系列進(jìn)行設(shè)備檢修維護(hù)，同時(shí)調(diào)整其它兩個(gè)系列生產(chǎn)負(fù)荷，確保生產(chǎn)連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。

氣化污水：氣化裝置采用污水氨汽提工藝，降低外排灰水的氨氮含量，同時(shí)降低懸浮物SS和硬度。汽提前在污水中加入適量堿液和聚合物1進(jìn)行反應(yīng)，從而脫除污水中含有一定量的鈣、鎂離子和懸浮物，防止設(shè)備管道結(jié)垢和堵塞。反應(yīng)后污水進(jìn)入澄清槽分離，在底部出口灰水中加入適量的聚合物2，充分混合后送至真空帶式過濾機(jī)壓濾，細(xì)渣裝車外運(yùn)至渣場；澄清后的污水經(jīng)多功效過濾系統(tǒng)除固后進(jìn)入污水汽提塔進(jìn)行提氨處理，從而降低污水中的氨氮含量，汽提后污水送至污水處理裝置。

MTO裝置污水：采用平流式隔油沉淀池+渦凹?xì)飧?溶氣氣浮技術(shù)，能夠有效去除污水的油分及懸浮物，使污水中的含油小于20mg/L，滿足后續(xù)處理工藝的要求。

其余各裝置生產(chǎn)污水和去除砂礫及大粒徑漂浮物后的生活污水直接送綜合污水調(diào)節(jié)罐或生化配水渠。

為增加裝置的緩沖能力，在污水生產(chǎn)裝置設(shè)置事故調(diào)節(jié)罐2座，消防應(yīng)急事故水池1座，雨水監(jiān)控池1座，在火炬單元設(shè)置廢水緩沖池5座，合計(jì)緩沖容積為26.2萬m3，極大的滿足裝置在停開工階段或檢修期間臨時(shí)儲存裝置外排的廢水，待裝置運(yùn)行穩(wěn)定后再進(jìn)行回?zé)捥幚恚行ПＵ舷到y(tǒng)的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

(3)回用水裝置

生化出水與脫鹽水站和循環(huán)水場排污水匯合一起進(jìn)入含鹽污水膜處理裝置，為確保出水水質(zhì)達(dá)到循環(huán)水補(bǔ)水要求，采用“石灰軟化+絮凝沉淀+V型濾池+雙膜法脫鹽”組合工藝進(jìn)行處理。得到優(yōu)質(zhì)再生水I和濃鹽水，其中優(yōu)質(zhì)再生水I作為循環(huán)水系統(tǒng)、氣化裝置煤漿制備單元、熱電中心化學(xué)水裝置和脫硫裝置的補(bǔ)充水使用，大大降低公司聚烯烴產(chǎn)品水耗，濃鹽水則送至高效膜濃縮裝置進(jìn)一步處理。

高效膜濃縮裝置采用“高效沉淀+砂濾罐+鈉陽床+弱酸陽離子交換器+雙膜法脫鹽+產(chǎn)品水精處理”組合的工藝，經(jīng)過高效反滲透系統(tǒng)進(jìn)行處理后的產(chǎn)品水作為優(yōu)質(zhì)再生水Ⅱ進(jìn)行回用，主要供給循環(huán)水裝置作為補(bǔ)充水，產(chǎn)生的濃鹽水送蒸發(fā)結(jié)晶裝置進(jìn)行處理。

濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶裝置采用“均質(zhì)調(diào)節(jié)+換熱+除氧+蒸發(fā)+結(jié)晶+產(chǎn)品水精處理”的組合工藝。處理后得到優(yōu)質(zhì)再生水Ⅱ，可替代生產(chǎn)給水使用，從而實(shí)現(xiàn)污水零排放。

①預(yù)處理

污水膜處理裝置包括預(yù)處理系統(tǒng)，即含鹽污水調(diào)節(jié)罐、高效沉淀池、V形濾池；膜處理系統(tǒng)，即超濾、反滲透和污泥處理工序或單元。

高效膜濃縮裝置主要由石灰軟化澄清池、石英砂過濾器、鈉離子交換器、弱酸陽離子交換器、脫碳塔、超濾系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)和后續(xù)精處理系統(tǒng)。

其中石灰軟化澄清池集混凝、絮凝、反應(yīng)、沉淀、澄清技術(shù)與污泥濃縮技術(shù)于一體，由混凝反應(yīng)池、石灰反應(yīng)池、純堿反應(yīng)池、絮凝反應(yīng)池和高效沉淀池五個(gè)主要部分組成。

在來水先投加石灰乳液，與碳酸鹽發(fā)生反應(yīng)，除去形成的沉淀物，從而降低水中的總硬度，然后純堿與水中的Ca2+、Mg2+反應(yīng)生成沉淀；水中的沉淀物及膠體進(jìn)一步與混凝劑反應(yīng)，混凝劑在水中提供大量正電荷，通過壓縮雙電層原理破壞膠體穩(wěn)定性，并使之從水中已有的沉淀進(jìn)一步凝聚，從而達(dá)到凈水的作用。

②膜處理

為保證超濾系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要在原水進(jìn)入超濾單元前對其進(jìn)行預(yù)過濾，以去除大顆粒及纖維類物質(zhì)，設(shè)計(jì)有自清洗過濾器。其中反滲透系統(tǒng)負(fù)責(zé)基本脫除水中的可溶性鹽份、膠體、有機(jī)物及微生物，采用世界先進(jìn)水平的低壓復(fù)合膜。

污水經(jīng)處理合格后全部回用于循環(huán)水場、化學(xué)水站等系統(tǒng)，減少了大量新鮮水的使用。

3.煤制烯烴污水處理一般問題及解決措施

(1)污水來水量偏大、水質(zhì)超標(biāo)

①生化設(shè)計(jì)處理負(fù)荷800m3/h，目前進(jìn)水1000～1150m3/h；由于生化進(jìn)水量大，相應(yīng)的水力停留時(shí)間變短、二沉池流速變大，不利于出水懸浮物的控制，生化系統(tǒng)抗沖擊能力下降。

目前通過實(shí)時(shí)監(jiān)控、進(jìn)水調(diào)配等手段進(jìn)行調(diào)整，避免沖擊；同時(shí)，有效降低上游來水負(fù)荷，將為外排水（生化尾水）近零排放提供條件。

②一級膜設(shè)計(jì)電導(dǎo)率2890us/cm，實(shí)際進(jìn)水電導(dǎo)率4300us/cm；設(shè)計(jì)總堿度365mg/L，實(shí)際進(jìn)水總堿度600mg/L。二級膜設(shè)計(jì)進(jìn)水電導(dǎo)率9318us/cm，實(shí)際進(jìn)水電導(dǎo)率14000us/cm（最高值20000us/cm）；設(shè)計(jì)進(jìn)水堿度200mg/L，實(shí)際進(jìn)水總堿度230mg/L。一級膜、二級膜系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)超標(biāo)，膜系統(tǒng)污堵、化學(xué)清洗、樹脂污染再生頻繁，膜元件、樹脂性能衰減明顯、壽命降低，制約高負(fù)荷穩(wěn)定生產(chǎn)。

裝置進(jìn)一步優(yōu)化各環(huán)節(jié)運(yùn)行指標(biāo)精細(xì)化控制；跟蹤膜元件、樹脂等耗材性能，優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)行，科學(xué)合理開展提前采購、計(jì)劃性更換。

污水處理廠上游來水溫度在37℃～60℃，調(diào)配后生化進(jìn)水溫度38℃～41℃，夏季超過生化活性污泥耐受溫度（40℃）、達(dá)到超濾和反滲透最高運(yùn)行溫度，生化污泥、膜元件性能和壽命大幅降低。同時(shí)，產(chǎn)生高溫優(yōu)質(zhì)回用水補(bǔ)入循環(huán)水場增加冷卻負(fù)擔(dān)、制約主裝置生產(chǎn)負(fù)荷，造成優(yōu)質(zhì)回用水回用困難、全廠水平衡壓力較大。

目前已提報(bào)污水冷卻塔技改技措項(xiàng)目，降低夏季高溫天氣下污水進(jìn)水溫度。

(2)氣化污水來水懸浮物增加生化污泥量

污水生化裝置于2015年10月開始進(jìn)水調(diào)試進(jìn)行活性污泥培養(yǎng)馴化，2016年6月與氣化等主工藝裝置投料試車同步進(jìn)入試運(yùn)行階段，處理出水水質(zhì)合格，2017年1月完成性能考核測試，達(dá)到設(shè)計(jì)要求通過驗(yàn)收。

隨著上游裝置運(yùn)行時(shí)間延長，氣化排放灰水懸浮物濃度超過設(shè)計(jì)控制指標(biāo)（＜100mg/L）；經(jīng)統(tǒng)計(jì)，懸浮物濃度值小于350mg/L的保證率約為90%，最高達(dá)2700mg/L。

氣化污水懸浮物中無機(jī)組分濃度過高，生化污泥無效組分增加，生化污泥排放量及運(yùn)行能耗增加；生物處理活性污泥活性下降，污水生化處理系統(tǒng)抗沖擊能力降低；主要因?yàn)椋捍罅康膽腋∥镞M(jìn)入生化系統(tǒng)，使生化系統(tǒng)污泥濃度增高，污泥中無機(jī)組分占比增加，導(dǎo)致系統(tǒng)能耗、排泥量增加，活性污泥微生物活性不能較好發(fā)揮，通過被迫排泥會將污泥活性組分降低，從而影響生化處理效果及穩(wěn)定性。

目前，已開展技改技措項(xiàng)目，在進(jìn)入生化前增加氣化污水沉淀降濁預(yù)處理設(shè)施。

(3)回用水使用問題

污水處理廠通過一級膜、二級膜、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)將污水進(jìn)行處理，產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)再生水I、優(yōu)質(zhì)再生水Ⅱ供全廠回用，優(yōu)質(zhì)再生水I設(shè)計(jì)作為熱電化學(xué)水裝置補(bǔ)水、循環(huán)水補(bǔ)水使用，優(yōu)質(zhì)再生水Ⅱ設(shè)計(jì)作為循環(huán)水補(bǔ)水使用。

實(shí)際運(yùn)行后，熱電化學(xué)水裝置由于優(yōu)質(zhì)再生水I殘留微量物質(zhì)（懷疑微量有機(jī)物、硅等）影響混床樹脂交換容量、再生頻繁，基本不用或很少使用優(yōu)質(zhì)再生水I，造成全廠水平衡困難。

目前，公司攻關(guān)組立足拓展開發(fā)優(yōu)質(zhì)再生水I用戶，解決產(chǎn)用平衡問題。

4.結(jié)束語

以上是對煤制烯烴污水處理現(xiàn)狀及存在問題，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了分析、總結(jié)，提煉出共性問題，對新建裝置以及老裝置改造都有一定的借鑒意義，展望了煤制烯烴污水處理與回用技術(shù)未來發(fā)展方向。對于不同的項(xiàng)目在面臨同樣的問題時(shí)也要從自身的設(shè)計(jì)以及綜合條件來考慮整改措施，還是要本著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來解決相關(guān)問題。