煤制油废水零排放技术应用

□ 上海东硕环保科技有限公司 陈业钢 郭海燕

　　典型现代煤化工企业废水按照含盐量可分为两类: 一是有机废水, 主要来源于煤气化等工艺废水及生活污水等，其特点是含盐量低、污染物以COD为主、氨氮含量高，含有酚及多元酚等难生物降解物质； 二是含盐废水，主要来源于生产过程中煤气洗涤废水、循环水系统排水、除盐水系统排水、回用系统浓水等，其特点是含盐量高。

 

　　技术概况

　　煤制油工艺的废水成分复杂, 主要处理气化废水、合成废水、其他工艺排放的生产废水、初期雨水和生活污水，需要去除废水中油类物质、氰化物、酚、氨和悬浮物等。煤制油废水处理的技术特点见表1。

 

　　技术工艺的整体配套工艺

　　煤化工废水的处理及零排放由以下几个系统组成：高效生物处理系统，膜处理系统，膜浓缩系统及蒸发结晶系统。

　　1.高效生物处理系统

　　生物处理系统的效果对于回用及零排放工艺的影响至关重要。针对上述水质特点，对各生产装置排放的污水进行生化处理之前需经过各自的预处理。预处理主要处理气化废水、合成废水、其他工艺排放的生产废水、初期雨水和生活污水，需要去除废水中油类物质、氰化物、氨氮、酚和悬浮物等。综合废水生化处理主要采用上海东硕拥有专利技术的水解酸化与A/O法相结合的一体化同步脱氮处理工艺。该同步脱氮组合工艺具有操作维护简单、占地面积小、污泥产率低、泡沫问题小、运行费用低、稳定性强等优点。

　　本工艺流程关键技术有：

　　（1）污水预处理系统：各生产装置排放的污水经过各自的预处理工艺处理后进入综合废水的生物处理系统，有利于更好的发挥生化系统的作用。其中合成废水经隔油去除浮油后进入调节池，加碱调节pH后进入两级气浮进一步去除浮油、悬浮物及部分有机物，出水进入综合废水处理系统；气化废水进入气化调节池后由泵提升至絮凝沉淀池去除SS和硫化物，出水进入一级、二级氧化反应池进行脱氰氧化处理，脱氰后的出水进入综合废水处理系统。

　　（2）水解酸化池：各生产装置排放的废水经过各自预处理系统处理后进入综合废水调节池均质均量，并由废水提升泵提升至水解酸化池，水解酸化作用对难降解的COD和多元酚有较好的适应性经水解酸化反应后，废水生化性提高、部分有机物被降解。

　　（3）AO脱氮工艺：废水在没有曝气情况下，进入缺氧状态，好氧池回流的硝化液回流至缺氧池进行反硝化脱氮反应，将亚硝酸盐和硝酸盐分解成氮气释放至大气中。缺氧池的出水进入好氧池。通过对好氧池的鼓风曝气作用，同时在好氧菌胶团的作用下，废水中的小分子有机物被分解、氧化，生成二氧化碳和水，含氮化合物被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐。通过A/O脱氮工艺可以改善难降解污染物的性质，强化降解废水中剩余的有机污染物。

　　（4）高效微生物（HSB）可直接处理高于常规生化法数倍浓度的有机废水。经多项实际工程运用证实，HSB对毒性抑制物的耐受能力远高于常规自发性微生物，可承受较高浓度的氰化物、硫氰酸盐、硫化物及酚等毒性抑制物浓度；HSB高效微生物具有完整的硝化、反硝化及厌氧氨氧化菌群，氨氮去除效率高于常规自发性微生物，故可有效处理低C/N较低的煤化工废水。

　　2. 膜处理系统

　　煤制油工艺有机废水经过上述流程处理后通常仍不能满足回用标准, 需要再进行超滤及反渗透处理才能回用于循环冷却水。生物系统的出水进入高密度沉淀池，池内投加PAC、PAM和粉末活性炭，同时污泥回流，可以有效地增加系统的污泥浓度，增加污染物和絮凝剂、污泥的结合几率，去除微小的污染物效果良好；经过V型滤池和活性炭过滤器预处理的水质可满足后续进膜的要求，通过超滤装置去除水中的悬浮物、胶体、细菌和微生物，产水进入反渗透装置，利用反渗透膜的选择透过特性除去水中绝大部分可溶性盐分、有机物及微生物等，RO产水可回用，浓水进入膜浓缩系统进一步处理。

　　3.膜浓缩系统

　　经过膜处理回收后，剩余的高含盐废水处理通常采用膜浓缩或热浓缩技术将废水中的杂质浓缩。目前高效反渗透（HEMCTec）在国外已经有较广泛的应用，但是目前在国内的使用情况还不是很普及。高效反渗透具有运行稳定、运行成本低（一般比传统的RO要低15%～20%）、投资费用低（一般比传统的RO要低30%）、占地空间小的特点，适用于高纯水的制备以及废水处理。其主要的流程是：通过软化去除水中的硬度，然后再通过脱气去处水中的二氧化碳，再加碱将RO进水的pH调到8.5以上。在这种模式下运行，RO的回收率通常能够达到90%以上。

　　4.蒸发结晶系统

　　膜浓缩后产生的浓液，含盐量通常高达20%（质量分数）以上。国内应用较多的浓液处置方式有蒸发结晶、焚烧、冲灰等。上海东硕环保科技有限公司综合国内外最新技术研发的机械压缩闪蒸蒸发器（CMVR），以高效、节能、低成本的特性，广泛应用于煤化工、石油化工等众多行业的废水零排放系统中。

　　本套蒸发系统由两套热交换器（辅交换器、主交换器）、高速循环泵、闪蒸器等组成。废水经由提升泵先进入辅交换器，经过初步通入少量蒸汽将废水升至特定温度经由主交换器进入闪蒸器，闪蒸器内为负压环境，闪蒸器末端设有高速循环泵，使废水在辅交换器至闪蒸器内部形成高速紊流循环，废水以相当的流速进入闪蒸器瞬间蒸发，产生水蒸汽及浓缩液。水蒸汽经由蒸汽压缩装置升温升压后通入主换热器，作为主换热器热源，再通入辅换热器利用余热给后续进入系统的废水升温，同时自身凝结成蒸馏水送至用户用水点，从而达到蒸发回收的目的。系统产生的浓缩液排出通入结晶装置，进行结晶处理并外运。CMVR技术具有如下优点：外置加热装置；浸没式沸腾工艺；高流速循环工艺；独特的交换冷凝工艺；全程自动控制以及低能耗等。

　　本工艺技术方案于2013年3月23日经过由中科合成油工程有限公司设计院，惠生工程（中国）有限公司，胜科（中国）投资有限公司组成的专家评审委员会评审，完全达到系统工艺技术要求，多项技术具有国际领先性，是煤化工行业第一套完整的废水零排放系统。

 

　　应用实例及效果展望

　　山西潞安矿业（集团）有限公司高硫煤清洁利用油化电热一体化示范项目是山西省标杆项目，是一个煤炭高端转化、深度转化的示范项目，生产柴油、石脑油、LPG、F-T蜡、溶剂油等四十余种产品。根据整体规划要求，污水实行全面收集、集中处理，就近回用。上海东硕环保负责的新建1000t/h煤制油废水零排放工程，主要包括净水站、化水站、污水站及循环水站的水处理，其中污水站包括气化装置、合成水处理、生活污水、初期雨水及其他工艺装置排放的生产污水。为了实现零排放，将污水、化水站排污水及循环排污水等进行中水回用处理，中水回用产生的浓盐水（高含盐）进一步浓缩、蒸发及结晶处理。

　　目前该项目现已开始施工，预计2015年建成并投产，将成为世界首家以“四高四低”为鲜明特色的煤化工资源综合利用循环经济园区，高硫煤煤基多联产清洁利用项目世界第一。建成后的水处理站预期能够满足废水污染治理及零排放的目的，产品水的各项指标可达到再生水用作工业用水水源的水质标准，成为现如今我国最大的煤化工废水的零排放工程。

                         表1 煤制油废水技术参数表

 技术名称                         煤制油废水零排放技术应用

适用项目范围             包含合成废水、气化废水、其他工业装置排放的生产废水和

                            初期雨水及生活污水等综合废水的煤制油工艺废水

与国内外技术对比优势     克服了煤制油综合废水成分复杂、难处理的问题，实现了煤

　及技术创新点              制油废水的零排放

产生气化废水的气化炉名称 单台能力3000吨粉煤气化壳牌炉

废水主要污染物特征       废水成分复杂，含有难降解的油类物质、氰化物和悬浮物等，

                            COD高，酚、氨含量高

废水的COD、BOD、        COD≤ 3620mg/L,BOD≤ 2560mg/L，油≤317mg/L

　含油量指标

废水处理工艺流程        生物处理-膜处理-膜浓缩-蒸发结晶

处理后出水标准          回用水达到（GB50050-2007）《工业循环冷却水处理设计规范》

                          中循环冷却水的水质要求；膜浓缩系统出水达到循环冷却水的

                        补水水质要求；蒸发系统的蒸发液、冷凝液，满足TDS＜

工艺指标   电耗         6.766度/m3废水

           药剂消耗     4.195元/m3废水

           蒸汽消耗     0.18吨/m3废水

           总运行费用   11.14元/m3废水