探讨新型煤化工企业水处理工艺设计优化

探讨新型煤化工企业水处理工艺设计优化

发表时间：2016-11-16T11:31:56.963Z 来源：《基层建设》2016年15期作者：智瑞

[导读] 摘要：煤炭是我国重要的化石能源，大规模的煤气化占据了目前新型煤化工业的主导地位。但是，煤化工企业的发展，却带来了水污染的问题，煤化工企业用水量大，产生的废水成分复杂，而且毒性大，若不进行有效的处理，对周围环境将造成严重的损害。

神华宁夏煤业集团有限责任公司

摘要：煤炭是我国重要的化石能源，大规模的煤气化占据了目前新型煤化工业的主导地位。但是，煤化工企业的发展，却带来了水污染的问题，煤化工企业用水量大，产生的废水成分复杂，而且毒性大，若不进行有效的处理，对周围环境将造成严重的损害。因此，研究和开发科学高效的煤化工废水处理技术，不仅能够促进煤化工行业的发展，减少环境的污染，而且能够最大限度的利用水资源。

关键词：煤化工；水处理；工艺；优化；设计

一、煤化工企业废水的特点

煤化工企业在进行生产过程中会有许多的芳香烃、氨氮、氰、酚类及类烷烃类等有毒物质产生。按照含盐量的多少，可将通常典型的煤化工产业产生的废水分为如下两类：第一种是含盐废水，其大部分来自于煤化工的生产过程，譬如，循环水系统的废水、洗涤煤气的废水、除盐水系统的废水以及生产回用系统的排水等，含有较高的盐量是其最大的特征；第二种就是有机废水，其大部分来自于生活排放的污水与煤气化的工艺中，其含有较多的COD，而含盐量却不多。煤化工的有机废水中的有害成分会因煤气化工艺的不同而各不相同。根据相关研究表明，产自高温气化工艺的废水，其有害成分相对比较简单，COD的含量也不多，通常大概只有0.5g/L。而产自中温气化工艺的废水，其含有较多难降解的焦油与酚等有害物质，而采用一般的生化工艺对其进行处理达不到很好的效果，即使经过预处理，其废水中COD 的含量仍大于1g/L。

二、新型煤化工企业水处理工艺设计优化

1、工程概况

A项目为6×105t/a的甲醇项目，占地面积约7×105m2，总投资34.10×108元，从2010年夏天开始工程建设，到2012年年底开始进入生产试运营。在项目建设过程中，企业引进了美国通用集团的德士古气化技术、德国甲醇合成技术及荷兰的鎏回流技术，整体在技术上处于国内领先水平。

2、水处理工艺设计分析

2.1 湿式双曲线通风冷却塔

本项目中的汽轮机主要包括以下几种：电站汽轮机、空分带动式汽轮机、压缩机带动式汽轮机。汽轮机的排气冷却系统主要包括以下两种：空冷与湿冷。空冷系统投入资金较多、运行成本较高、维护次数少、耗水量也较少，湿冷系统主要包括湿式双曲线通风冷却塔和机械冷却塔两种，和间接空冷系统相比，直接空冷占地面积较小、运行成本较低且耗水量也较少，因此，在该项目中采用后者。有研究表明，和湿冷自然通风系统相比，机械式通风冷却塔和项目并不匹配，而且通过对两者的技术经济对比发现，直接空冷塔和湿冷自然通风冷却塔相比，投资较后者高出3000×104元以上，运行费用较后者少600×104元以上，收回投资的周期较短。因此，在本项目中的空冷塔采用前者。

2.2 循环冷却水浓缩倍数缩水技术

《节水技术纲要》中对于节水技术提出具体要求：对于开放式循环冷却水系统，推行浓缩倍数大于4倍以上的水处理运行技术；淘汰浓缩倍数在3倍以下的水处理运行技术；限制高磷含量的水处理技术；开发高效节水的水处理技术。

在本项目中，该公司和江海化工合作，通过静态阻垢、动态模拟等实验，开发了适合高强度、高碱性条件下的有机磷分子、磺酸聚合物、铜缓蚀剂等水处理药剂，最终确定为缓蚀阻垢剂。通过加入缓蚀阻垢剂与浓硫酸，能够将循环水的浓缩倍数提高4倍以上，加入二者的过程中，要保证循环水系统安全可靠，从而保证节水目标的实现。

2.3 氨氮甲醇废水回收处理技术

氨氮甲醇废水回收处理技术的工艺主要包括两个部分：①氨氮甲醇废水处理流程工艺。和一般的气化技术不同，德士古工艺排出的废水处理难度较低，再利用程度高。该工艺主要是控制氨氮含量和COD含量，特别是对于前者的控制。废水中往往氨氮含量较高，而国家对于废水排放的标准又很低，普通的工艺并不能达到排放量的标准。因此，通常采用高新技术排放工艺，如A/O、SBR等；②废水回收。对于循环水排水及废水站处理水进行再利用，规模能够达到300m3/h以上。回收后的水分杂质较多，而且水硬度和碱度也都很高，会受到生化处理过程的影响。针对这种情况，企业通过软化、澄清、过滤等步骤，除去回收水中的沉淀及大颗粒状物体。此外，还需要经过超滤过程，以实现对膜系统有害的杂质过滤，进行反渗透、脱盐，最终回收水流入脱盐站的工艺箱内。

2.4 除油

煤化工企业产生的废水中含有一定的油类，油类物质将会黏附在菌胶团的表面，进而阻碍了可溶性有机物进入到微生物的细胞壁，从而影响了生物处理工艺的效果，因此在进入生化处理单元前应对煤化工废水进行出油，以提高后续的处理效果。通常情况下，生化处理废水要求进水中含油量需小于50mg/L，在煤化工废水的油类物质通常采用隔油池和气浮法来进行控制。

2.5 处理含盐废水的对策

含盐废水包括循环排污水、经脱COD与氨氮的有机废水以及化学水站排放的污水等，其含有较多的溶解性盐类，而COD与氨氮的含量却很少，其TDS值通常在0.5～5g/L范围内，同时会有一定的固体杂质存在于其中。经过混凝沉降之后的含盐废水就可以正常排放，然而如果想将它用作化工生产的回用水，就必须去除其盐成分。

离子交换法、膜分离法及蒸馏法等工艺都是处理含盐废水的办法。反渗透与超滤是膜分离的主要工艺，我国大部分的煤化工企业都是对这两者结合的双膜工艺进行采用。废水在进入双膜前，不仅需要将悬浮固体过滤除去或沉淀絮凝，而且还要对废水中COD的含量进行严格把控，避免污染或破坏RO膜与超滤膜。

膜分离技术其本质就是分子级过滤，其虽然能够对合格的回用水予以获取，但其也会产生更高浓度的盐水。在现实的应用过程中，经