煤制烯烃项目生产废水处理新技术的应用

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摘要：简述了煤制烯烃生产废水的水质特点，分析了原先污水处理工艺处理过程中存在的问题，并对目前污水处理采用新工艺、新设备和处理效果进行了阐述。

关键词：油水分离 除硬 曝气膜 生化系统

某煤制烯烃项目是一个180万吨/年煤制甲醇、60万吨/年MTO、60万吨/年精甲醇、30万吨聚乙烯、30万吨/年聚丙烯大型煤化工项目，是世界首套以煤为原料，采用水煤浆加压气化技术制备粗合成气，经部分耐硫变换、低温甲醇洗净化得到满足甲醇合成要求的精制合成气，再经合成和除去轻组分和溶解性气体得到MTO级甲醇。MTO级甲醇经过MTO装置生产乙烯和丙烯，再经聚合生产出合成级的聚乙烯和聚丙烯。

该项目在运行过程中，主要产生的生产废水主要来自气化装置的灰水和MTO装置的化学生成水，净化装置低温甲醇洗废水，MTO装置洗涤塔洗涤废水，净化、烯烃分离、聚乙烯、聚丙烯初期雨水池废水和全厂生活污水。主要污染物有氨氮和COD，另外气化水的硬度达到1400mg/L，污水处理装置频繁受冲击，始终不能正常运行，致使外排污水中各项污染物因子时有超标，经过仔细研究分析，发现高浓度氨氮、COD和硬度是造成污水处理装置不断受冲击的主要因素。

我们按照源头控制的思路，积极推广新技术应用，从源头上遏制了这类污染物的排放。分别在MTO装置新增油水分离项目，污水处理装置增建除硬系统和300m3/h的生化系统。通过这些新技术的应用，使得外排污水合格率得到了显著提高。

一、安装使用MTO装置油水分离项目

根据DMTO工艺特点，在甲醇制烯烃反应产物中，约56%（wt）是水，这部分水在急冷塔和水洗塔中冷凝，通过污水汽提塔汽提其中的少量甲醇、二甲醚等有机物后外排，这部分净化水（100%荷时约190t/h）设计是作为气化装置磨煤配水会用，但现有气化装置的自身产生的污水已经能够满足磨煤配水量，无法再消耗MTO装置净化水，由于MTO反应产物中产生了少量油类组分在汽提塔中无法汽提，导致净化水COD偏高，净化水进入污水厂后，又导致污水处理厂超负荷运行。分析结果显示，污水汽提塔汽提后的净化水COD高的主要原因是反应产物中有少量较重的组分在水洗水中冷凝，由于污水汽提塔原始设计目的是汽提水中溶解的少量甲醇、二甲醚等轻组分，因此这些油类组分不能完全去除，为解决这一问题，需要在水洗水系统增加除油设施。

改造水洗塔隔油槽，使之在水洗塔液位为约50%时，连续有约40t/h的含有水隔出，这部分由泵抽出，经水洗水过滤器 （改造后利旧）滤掉其中微量的催化剂颗粒后进入油水分离罐，沉降分离后的水侧由泵抽出，经聚结器去除微量油后进入污水汽提系统，油侧由泵抽出，经聚结器脱出少量水后送至烯烃罐区C5+罐。为有效控制污水汽提塔液位，并保证气化机泵冲洗水和烯烃分离水洗塔的用水，在净化水出装置前增加一个调节阀。在油水分离项目实施后，MTO的化学反应生成水含油量大大降低。

二、新建一套300m3/h规模的技术成熟、较先进的生化处理系统，同时增建高密池除硬设施和混凝反应设施

神华包头煤化工分公司污水处理装置设计处理规模为400t/h，设计来水COD浓度为600mg/L，实际运行过程中，总污水量达到550m3/h，COD达到1000～1200 mg/L，远远超出了污水处理装置设计处理最高负荷，污水出水水质超标，事故池液位居高不下。此外，来水水温、硬度、pH等指标超过原设计值，导致O池曝气管结垢，影响生化系统的正常运行。

为保证装置完全有能力处理生产装置正常排放污水量，同时解决O池曝气管结垢问题，需对污水处理系统进行扩建，并增加预处理设施去除来水硬度。

针对污水处理装置存在的问题，我们经过反复的试验，最终提出了以下技术改造工作。扩建一套300m3/h的生化处理系统，设计进水指标 COD为1300mg/L、氨氮为250mg/L，出水COD为60mg/L以下，氨氮为10mg/L以下，年安全平稳运行8000小时以上。由于气化污水硬度较高，增设除硬度系统，即石灰配制及投加系统、Na2CO3、H2SO4投加系统，同时增设该污泥处理系统，初沉池前增加混凝反应池及加药系统，以增强沉淀效果。O池的曝气器采用旋流曝气器（一种专利产品），属于水力剪切型曝气器，该曝气器的特点有：氧转移效率高，集空气和水旋混、多次粉碎、切割于一体，充分利用了动能，不需额外增加搅拌动力，搅拌性能好，因此产生的气泡均匀，氧利用率可高达25%；服务面积大，曝气器筒体属大孔通道，再配合旋混结构，服务面积可达5～7m2/个；大孔通道曝气器，无堵塞；运行时产生强大搅动，水流强力循环遍布水池，池底无污泥堆积。

由于煤制烯烃项目废水硬度高、悬浮物多，采用的“初步混合沉淀+A/O（前置反硝化）+曝气生物滤池（BAF）”处理工艺不能完全满足处理要求，运行周期较短，无法满足化工企业长周期稳定运行。介于以上存在问题，采用新技术：在MTO装置新增油水分离器，气化灰水进入调节池前新增一套“石灰+碳酸钠软化”设施，利用高密池反应沉淀去除水中钙、镁等硬度，减少悬浮态有机物、无机物杂质等，保证设备设施的稳定运行，可以彻底改善目前煤制烯烃废水的处理状况，外排污水合格率由2011年的74.2%提高到了2013年的96.42%。

参考文献

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[2]张纪中. 微生物分类学[M] . 上海： 复旦大学出版社， 1990. 5～6.

[3]路光洁，袁斌，曲久辉.活性炭纤维及其应用研究进展[J].工业水处理，2001，21（6）：4-6.