蘭炭高濃度含油含鹽廢水處理工藝技術改造研究

王 鼎，劉 乾

（1.榆林職業技術學院，陜西 榆林 719000；2.陜西優然天辰環保科技有限公司，陜西 榆林 719000）

榆林的蘭炭年產能為5 000萬t，占全國蘭炭產業的一半，也是地方經濟發展的重要支柱之一。然而在榆林蘭炭生產中，重大難題之一是每年產生的近1億m3的高毒有機含酚廢水的處理[1]。鑒于當前國家對污染性工業發展的基本政策是以廢制廢、變廢為寶、資源化利用[2-3]，因此，對榆林的蘭炭產業同樣適用。

通常，在蘭炭生產過程中會產生大量的蘭炭廢水，其成分復雜、色度高，含有高COD、氨氮、揮發酚和其他有機污染物，是典型的高濃度難降解的有機廢水［4-5］。而在煤化工項目生產過程中，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生的含硫、含油廢水等，此廢水含有大量的酚類、氨氮以及硫化物等有毒有害物質，且廢水中COD的平均值在5 000 mg/L以上、氨氮也會在500 mg/L以上，甚至更高；且廢水中所含的多數有機污染物，無法通過現有的生化處理系統降解［6-8］。近年來，隨著國家環保要求逐年加強，尤其是對污染物排放的嚴格控制，所以，煤化工零排放的環保目標已作為項目立項和環評基本要求。由此可以看出，煤化工廢水處理技術是項目持續、綠色發展的有力保障。

當前，煤化工廢水處理采取分質回收利用的思路，是通過創新廢水處理工藝技術，降低污染程度，提取有害物質，最終達到循環利用的水質標準。同時，結合廢水處理工藝的特性和項目生產工藝，采取靈活有效的處理方法，以彌補技術缺陷，從而形成廢水的回收和循環利用，這樣既可以降低生產原水消耗，又達到了廢水處理的目的［9-10］。

1 含油廢水處理技術方案

1.1 廢水的來源及特性

含油廢水主要是來自延遲焦化裝置焦炭塔冷焦過程中，經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，若采用常規的物理分離方法很難進行分離。含油廢水水質指標詳見表1。

表1 含油廢水水質指標

1.2 工藝路線選擇

此技術方案是將廢水收集后，送至蘭炭炭化爐噴淋，再通過高溫汽化實現油水分離，其中油分通過煤氣凈化系統回收；但當噴淋系統出現故障時，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

在實際處理過程中，焦化切焦含油廢水經泵送至中間緩存水箱，再經過新增離心泵進入蘭炭炭化爐輔助煤倉，在煤倉同原料煤一并進入爐體；而在下降過程中，廢水水分和油分逐步氣化分離，然后隨煤氣進入蘭炭裝置凈化工段經氣液分離器分離后進入氨水池，油分通過靜置回收。因原煤進入炭化爐時水分含量在15%左右，且原煤進料量最大240 t/h，噴淋量不超過2.5 t/h，噴淋量相對較小，所以對爐溫及控制指標沒有影響；但在炭化爐噴淋系統出現故障的情況下，可將廢水送入電廠循環流化床鍋爐進行高溫焚燒作為應急方案，油分氣化燃燒產生熱能，水分在高溫下氣化隨煙氣進入脫硫裝置，以此實現達標排放。

1.3 技術改造

（1）技改原因：在原工藝中，當噴淋系統出現故障時，需要緊急把碳化爐切出來進行維修，但會導致廢水儲存系統出現溢流或滿罐現象，這樣既污染環境也影響整個水處理系統的正常運轉。因此，原碳化爐由于噴淋裝置設置缺陷，無法調節噴淋水量，水資源浪費嚴重。

（2）技改方案：通過自行設計安裝中間儲罐、管道及噴淋系統，并在管道、設備間安裝滿足操作要求的閥門若干?？蓪⒀舆t焦化放空冷卻塔分液罐廢水經管線輸送至中間儲罐，而儲罐作為廢水緩沖和儲存設施，經泵加壓，通過管道輸送至炭化爐，再通過自制的花灑噴淋頭送入爐體五層輔助煤箱，均勻將廢水噴入爐體輔助煤箱，以此形成完整可靠的廢水噴淋系統。電廠摻燒技術改造方案如圖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技術改造圖

（3）技改成效：通過調節不同廢水噴淋量，對炭化爐進行了爐溫測試，具體測試結果詳見表2。在測試期間，炭化爐進料量為180 t/h，入爐煤平均水分含量不超過14.5%，通過噴淋量計算水分理論增加量百分比。通過對以下數據進行分析，炭化爐在含油廢水噴淋量最大為2.5 t/h，噴淋廢水對炭化爐爐溫幾乎沒有影響。

表2 炭化爐噴淋量對爐溫影響測試分析表

由于部分廢水為間歇式排放，根據公司現階段的運行負荷，記錄兩天切焦過程中間儲罐的液位，平均計算所得運行數據詳見表3。在測算期間，延遲焦化裝置運行負荷為65%，從運行數據看，焦化切焦含油廢水最大量在2.5 t左右，而在焦化裝置滿負荷運行時，炭化爐噴淋完全可實現廢水平衡。

表3 含油廢水運行水量記錄表

2 化學濃鹽水處理技術方案

2.1 廢水的來源及特性

該廢水來自脫鹽水站制水產生的化學濃鹽水，由于部分廢水鹽濃度含量高，若采用常規處理方法工藝復雜，其處理成本較高。含氨廢水水質指標詳見表4。

表4 含氨廢水水質指標

2.2 工藝路線選擇

為了實現廢水合理利用，大部分濃鹽水用于金屬鎂冷渣系統，部分回用發電分廠脫硫裝置補充，富余少部分用于廠區灑水降塵。而脫鹽水站產生的化學濃鹽水一部分經除鹽除硬單元處理后，經管道送至電廠脫硫裝置清水罐，用于脫硫裝置補水和塔頂噴淋；另外一部分濃鹽水通過管道送至金屬鎂冷渣棚，即由于金屬鎂還原渣出爐溫度高，可通過噴淋化學濃鹽水進行冷卻降溫，其中水汽蒸發，而鹽類物質殘留還原渣一同送入攔渣壩集中填埋，符合環保要求；而富余部分濃鹽水用于廠區灑水降塵。具體工藝流程如圖4所示。

圖4 原工藝流程框圖

2.3 技術改造

（1）技改原因：由于原工藝脫硫的生產水量無法調節，且沒有新鮮水進行及時補充，導致濃鹽水無法滿足生產需求，無法實現濃鹽水的綜合利用，導致水資源浪費嚴重。

（2）技改方案：將原脫硫生產水管線盲板隔斷，再將脫鹽水站反滲透設備出水濃鹽水管線與原生產水管線閥門接通后，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，滿足安全操作要求；最后達到濃鹽水替代生產水的目的，實現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水裝置改造圖

（3）技改成效：由于化學濃鹽水鹽類物質含量高，但金屬鎂澆渣經高溫爐后渣水汽化，鹽類物質會殘留爐渣內，爐渣運轉至攔渣壩統一填埋，符合環保處理要求?；瘜W濃鹽水還可用于脫硫裝置補水，且每月對設備進行一次清洗，未發現設備結垢、腐蝕等現象。降塵主要在煤場、焦場周邊，嚴禁過度灑水，污水流入清凈回水，同時，在公司總排口增加多道閘板閥，每天有專人負責巡檢，若發現異常水質及時回抽事故水池。通過對運行數據進行分析詳見表5，在測試期運行的工況下，化學濃鹽水產量在約670 t/h，大部分用于金屬鎂澆渣，剩余部分電廠脫硫補水，少量廠區降塵，廢水達到系統平衡。

表5 化學濃鹽水水平衡記錄

3 結論

蘭炭企業針對生產過程中高濃度廢水處理的問題，結合廢水特性及生產工藝，在運行過程中采用了技術改造，解決了廢水處理過程中的一些困難。同時，技改后的工藝流程配置合理、簡捷，在最大程度地降低了廢水處理成本的同時，也為企業帶來了很好的經濟效益。后期經蘭炭企業廢水處理車間運行的穩定性，以及相關數據證明：技術改造方法得當，方案可行，廢水處理完全符合國家環保要求。