大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司 内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县 027300
摘要：文章以两个甲醇制烯烃项目为例，阐述了此类项目废水的处理技术以及存在的问题， 总结了废水处理系统试车及正常运行管理中的经验， 进而摸索新型煤化工废水处理的规律，为类似新型煤化工项目废水处理提供参考。
关键词：煤化工；煤制烯烃；废水处理；回用技术
1 前言
近些年来，煤制烯烃等新型煤化工项目在我国煤炭资源储量丰富的中、西部地区不断建设与投产。但因生产过程中产生的污染物得不到有效控制和处理，煤化工水污染事件不断被报道而不能正常生产或被迫停产。建设项目预期的经济和社会目标不能实现，不仅造成社会资源的浪费，而且引起了环境污染。由于煤化工企业废水排放量大且水质复杂，因此废水处理成为了制约煤化工发展的瓶颈。 寻求处理效果更好、稳定性更强及运行费用更低的处理技术，已经成为了煤化工发展的自身要求和外在需求。
2 煤制烯烃项目废水的来源及特点
随着现代煤化工的发展，我国煤制烯烃项目的生产方式主要有两种：一种是外购甲醇制烯烃；另一种是自产甲醇制烯烃。由于生产方式和生产工艺的不同，生产过程中产生的废水水质也有所差异。
2.1 外购甲醇制烯烃项目废水来源及特点
以某100万吨甲醇制烯烃项目为例，由于甲醇外购，生产装置不存在煤气化、净化以及合成等装置，故废水来源较单一，以COD污染物为主，COD 在 1000mg/L～1500mg/L 之间，B/C 达到0.35～0.4，可生化性较好。
2.2 自产甲醇制烯烃项目废水来源及特点
以某180万吨甲醇制烯烃项目为例，由于甲醇自产，其废水主要来自气化装置和甲醇制烯烃装置，另外还包括甲醇合成、净化、聚乙烯、聚丙烯以及硫磺回收等装置。煤气化废水主要来自煤气洗涤、冷凝和分离过程，是煤化工行业废水处理的重点和难点。由于煤气化工艺的不同，产生的废水水质也不同。从典型气化工艺来看，鲁奇、温克勒和德士古气化炉为三种典型工艺。其中鲁奇废水成分比较复杂，难降解有机物含量大，难处理；温克勒和德士古废水成分相对简单，可生化性较好；三类废水共性是氨氮较高，这也是气化废水处理的重点和难点。废水性质和气化炉操作温度有较大关系，气化炉温度越高，难降解有机物燃烧越充分，废水中有机物含量就越低，相对而言废水的处理难度越小。
3 煤制烯烃项目废水处理技术选择
煤制烯烃项目废水处理工艺基本上按照物理 - 生化 - 深度处理的方式，包括预处理、生物化学处理、回用处理、浓盐水结晶处理等单元。
3.1 外购甲醇制烯烃项目废水处理技术选择
以某100万吨DMTO甲醇制烯烃项目为例，废水主要污染物为 COD、油类、氨氮和总磷等，含量相对较少，采用较为简单的“溶气气浮 + 调节池+接触氧化+ 涡凹气浮”工艺。此项目设计进水COD 浓度为 2000mg/L，出水 COD 浓度为 500mg/L。 实际运行过程中， 进水 COD 浓度在1000 mg/L～1500mg/L，出水COD 浓度在200 mg/L～300mg/L，处理效果比较理想。生物膜法由于具有净化效果好、出水水质好且稳定、污泥不需回流也不膨胀等优点，因此在进行此类项目的设计的时候可以进行参考及借鉴。
3.2 自产甲醇制烯烃项目废水处理技术选择
以某 180 万吨甲醇制烯烃为例，其废水处理以“零排放”为要求，在同类项目经验的基础上，其流程设计完备、处理能力较强及具有较强的抗冲击效果。废水进入生化系统前进行了预处理，主要包括烯烃废水预处理和气化废水预处理。烯烃废水预处理包括“隔油+涡凹气浮+溶气气浮”，油含量从120mg/L降到了20mg/L；气化废水预处理主要是气提脱氨工艺，氨氮从400mg/L～500mg/L降至 300mg/L 以下，降低了生化系统氨氮负荷。生化采用“生化-反硝化”为核心的A/O法生物脱氮工艺，将反硝化前置。在缺氧池，来水有机碳被反硝化菌所利用，减轻了好氧池的有机负荷，同时产生的碱度约为好氧池硝化反应消耗碱度的1/2，可以补偿硝化反应碱度消耗。好氧池在缺氧池之后，COD去除率可达90%～95%，同时脱碳和脱氮效果明显。此项目为了操作的灵活性和稳定性，生化处理按三套系统进行设计。设计每套处理水量约300m3/h，COD浓度为1200mg/L，NH3 -N浓度为200mg/L，出水满足GB8978- 1996 的一级标准，即COD＜60mg/L，NH3-N＜5mg/L。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆生化系统出水污染物中由于有难降解有机物的存在，往往COD 及色度等指标不满足回用要求，需要进行深度处理，一般深度处理方法有混凝、过滤、吸附、膜分离、化学氧化及生物膜等。
4 煤制烯烃综合废水处理现状
煤制烯烃废水处理主要分两个系统:一是有机废水处理系统，主要采用“预处理 + 生化处理 + 深度处理”三段式工艺，从而实现废水的达标排放;二是回用处理系统，针对含盐废水的处理，一般采用膜分离技术，从而实现废水的高效回用，从而减少环境污染及水资源流失。
4.1 有机废水处理技术
4.1.1 预处理技术煤制烯烃气化废水中油类和酚类化合物浓度相对较低，因此预处理通常采用隔油、沉淀、气浮等简单物化方法以提高废水可生化性，降低生化处理系统的负荷。如“溶气气浮 + 调节池 + 接触氧化 + 涡凹气浮”预处理工艺可使出水 ρ(COD)降低约 80% ，处理效果较理想。某些含油类物质的 MTO 装置废水一般采用“平流式隔油 + 涡凹气浮 + 溶气气浮”工艺，ρ(油类物质)可由 120 mg/L 降至 20 mg/L 。
4.1.2 深度处理技术有机废水经生化处理后，其出水 COD 及氨氮浓度一般可分别降至 100，15 mg/L 左右［11］，基本满足排放标准，但根据 GB 50050—2007《工业循环冷却水处理设计规范》规定，回用水作为循环补充水的COD、氨氮和 TDS 的指标分别为30，5，1 000 mg/L，因此生化处理出水需要进一步深度处理以满足回用标准。曝气生物滤池(BAF)被广泛应用于煤制烯烃废水深度处理中，该工艺可同时起到生物氧化作用与截留悬浮物作用，且具有水力负荷较大、水力停留时间短，出水水质高等优势。但有机废水经过生化处理后，可生化性变差，B/C 值一般小于 0. 3，因此，通常将 BAF 工艺与高级氧化工艺相结合，以提高处理效能。由于臭氧氧化技术还原电位较高，反应条件温和，无二次污染等优点，被广泛应用于煤制烯烃废水深度处理 。近年来，在传统臭氧氧化技术基础上，又发展出非均相臭氧催化氧化技术，并开发了多种新型高效的非均相臭氧催化剂，在很大程度上提高了臭氧分解利用率，强化了臭氧氧化效能 。
4.2 回用处理技术
回用技术可减少煤化工废水处理中生产耗水量和外排废水量，从而达到节水与减排的双重效果，为煤化工产业水资源的供需矛盾及环境污染等问题提供了一种行之有效的解决方法。煤制烯烃废水的回用技术主要用于处理生化处理出水或深度处理出水，处理后的回用水主要用于补充循环冷却水系统 。膜分离技术是煤制烯烃废水回用技术工程化应用最多的工艺，主要包括超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(ＲO)、正渗透以及双膜工艺(超滤 + 反渗透)等，其中双膜工艺是煤制烯烃废水回用技术的关键工艺。超滤作为反渗透的预处理工艺，可脱除胶体、蛋白质、微生物等污染物，为反渗透提供良好的运行条件;反渗透膜是污水回用的核心工艺，反渗透膜在水通量、脱盐率及有机物去除率等方面均有较好性能，研究表明，双膜系统的脱盐率高达 98%，水回收率可达65% ～75% 。但是，反渗透膜性能受到进水COD浓度和氨氮浓度的严格限制，在进水ρ(COD)＞60 mg/L的运行状态下，膜材料极易堵塞，导致膜性能下降。
5 煤制烯烃废水处理与回用技术展望
虽然煤制烯烃废水的处理已经取得较快的发展，但在处理工艺及应用中仍存在多种难题亟需解决，如生化处理系统脱氮效能低、回用系统膜污染及高浓盐水回用难度大等问题。针对煤制烯烃废水处理过程中存在的问题，提出相应的可行性措施，对煤化工废水回用及资源化利用提供新思路。
6 结束语
针对煤制烯烃综合废水水质特点和处理现状，提出了煤制烯烃废水生化处理和回用处理的关键技术及存在问题，探究了新型脱氮工艺，多膜集成技术及高浓盐水分质结晶工业盐技术在煤制烯烃废水处理与回用中的可行性，但是，目前我国煤制烯烃废水处理仍处于起步阶段，如何实现废水零排放仍是困扰新型煤化工产业发展的难题。在缺乏水资源与水环境条件支撑下，为实现废水资源化利用，煤化工废水处理应注重理论研究与工程应用有机结合，多工艺和多技术的耦合和集成，工艺路线的优化衔接，处理技术的强化和创新。在我国废水零排放政策引导下，废水的无害化、减量化和资源化利用将成为未来新型煤化工产业发展的必然趋势。
参考文献：
[1]张永胜. 煤化工生产废水处理及回用技术方案探讨[J]. 石油化工应用,2014,11:110-114.
[2]曲风臣,吴晓峰,王敬贤. 煤化工废水“近零排放”技术与应用[J]. 环境影响评价,2014,06:8-12.
[3]耿翠玉,乔瑞平,任同伟,甄珍,乔丽丽,俞彬,陈广升. 煤化工浓盐水“零排放”处理技术进展[J]. 煤炭加工与综合利用,2014,10:34-42+8.
[4]张超. SBR工艺处理煤化工废水的研究[D].西安建筑科技大学,2014.
论文作者:张德亮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/9
标签：废水论文; 烯烃论文; 废水处理论文; 生化论文; 甲醇论文; 工艺论文; 技术论文; 《基层建设》2017年第15期论文;