煤制烯烴項目污水處理技術應用分析

（國家能源集團新疆化工有限公司 新疆 831404）

1.前言

煤制烯烴項目是以煤為原料，通過煤制甲醇、甲醇制烯烴、烯烴聚合工藝生成聚乙烯、聚丙烯新型煤化工產業。煤在化學加工的過程中會產生大量的工業污水，此類污水處理就成為制約項目可持續發展瓶頸。新疆某煤制烯烴項目具有配套環保設施，在充分吸收同類型裝置污水處理工藝設計經驗、生產運行經驗基礎上，結合行業的最新技術來優化設計一套技術先進的污水處理工藝，來滿足當今越來越高的環保要求，實現污水“零排放”以及“節約環保”的戰略目標。

2.煤制烯烴污水處理現狀

(1)煤制烯烴污水來源及水質特點

煤制烯烴污水主要來源于煤氣化裝置污水、MTO裝置污水、凈化低溫甲醇污水、甲醇合成裝置、硫磺回收等裝置及配套公用工程和輔助裝置的生產、生活污水。而水煤漿氣化污水中主要是總溶解性固體、氨氮、COD含量較高，其中氨氮波動較大。MTO裝置污水中污染物主要包括甲醇廢堿、油等物質。氣化污水和MTO裝置污水是生化污水處理主要來源。

(2)污水生化處理技術

污水生化處理采用“預處理+A/O+曝氣生物濾池”處理工藝。由污水預處理、A/O生化處理、曝氣生物濾池、污泥處理、加藥、事故池、雨污水泵站等系統組成，完成有機物、COD、BOD、氨氮、氰化物、硫化物的降解。

為了操作的靈活性和裝置運行的穩定性，污水生化處理按照三個系列設計，每個系列處理量為267m3/h，總設計規模為800m3/h。可在裝置開工時間、運行負荷不同的工況下，靈活調整投用生化處理系列，來滿足生產需要。或某個系列運行設備發生故障時，可暫停單個生化系列進行設備檢修維護，同時調整其它兩個系列生產負荷，確保生產連續、穩定運行。

氣化污水：氣化裝置采用污水氨汽提工藝，降低外排灰水的氨氮含量，同時降低懸浮物SS和硬度。汽提前在污水中加入適量堿液和聚合物1進行反應，從而脫除污水中含有一定量的鈣、鎂離子和懸浮物，防止設備管道結垢和堵塞。反應后污水進入澄清槽分離，在底部出口灰水中加入適量的聚合物2，充分混合后送至真空帶式過濾機壓濾，細渣裝車外運至渣場；澄清后的污水經多功效過濾系統除固后進入污水汽提塔進行提氨處理，從而降低污水中的氨氮含量，汽提后污水送至污水處理裝置。

MTO裝置污水：采用平流式隔油沉淀池+渦凹氣浮+溶氣氣浮技術，能夠有效去除污水的油分及懸浮物，使污水中的含油小于20mg/L，滿足后續處理工藝的要求。

其余各裝置生產污水和去除砂礫及大粒徑漂浮物后的生活污水直接送綜合污水調節罐或生化配水渠。

為增加裝置的緩沖能力，在污水生產裝置設置事故調節罐2座，消防應急事故水池1座，雨水監控池1座，在火炬單元設置廢水緩沖池5座，合計緩沖容積為26.2萬m3，極大的滿足裝置在停開工階段或檢修期間臨時儲存裝置外排的廢水，待裝置運行穩定后再進行回煉處理，有效保障系統的長周期穩定運行。

(3)回用水裝置

生化出水與脫鹽水站和循環水場排污水匯合一起進入含鹽污水膜處理裝置，為確保出水水質達到循環水補水要求，采用“石灰軟化+絮凝沉淀+V型濾池+雙膜法脫鹽”組合工藝進行處理。得到優質再生水I和濃鹽水，其中優質再生水I作為循環水系統、氣化裝置煤漿制備單元、熱電中心化學水裝置和脫硫裝置的補充水使用，大大降低公司聚烯烴產品水耗，濃鹽水則送至高效膜濃縮裝置進一步處理。

高效膜濃縮裝置采用“高效沉淀+砂濾罐+鈉陽床+弱酸陽離子交換器+雙膜法脫鹽+產品水精處理”組合的工藝，經過高效反滲透系統進行處理后的產品水作為優質再生水Ⅱ進行回用，主要供給循環水裝置作為補充水，產生的濃鹽水送蒸發結晶裝置進行處理。

濃鹽水蒸發結晶裝置采用“均質調節+換熱+除氧+蒸發+結晶+產品水精處理”的組合工藝。處理后得到優質再生水Ⅱ，可替代生產給水使用，從而實現污水零排放。

①預處理

污水膜處理裝置包括預處理系統，即含鹽污水調節罐、高效沉淀池、V形濾池；膜處理系統，即超濾、反滲透和污泥處理工序或單元。

高效膜濃縮裝置主要由石灰軟化澄清池、石英砂過濾器、鈉離子交換器、弱酸陽離子交換器、脫碳塔、超濾系統、反滲透系統和后續精處理系統。

其中石灰軟化澄清池集混凝、絮凝、反應、沉淀、澄清技術與污泥濃縮技術于一體，由混凝反應池、石灰反應池、純堿反應池、絮凝反應池和高效沉淀池五個主要部分組成。

在來水先投加石灰乳液，與碳酸鹽發生反應，除去形成的沉淀物，從而降低水中的總硬度，然后純堿與水中的Ca2+、Mg2+反應生成沉淀；水中的沉淀物及膠體進一步與混凝劑反應，混凝劑在水中提供大量正電荷，通過壓縮雙電層原理破壞膠體穩定性，并使之從水中已有的沉淀進一步凝聚，從而達到凈水的作用。

②膜處理

為保證超濾系統的安全運行，需要在原水進入超濾單元前對其進行預過濾，以去除大顆粒及纖維類物質，設計有自清洗過濾器。其中反滲透系統負責基本脫除水中的可溶性鹽份、膠體、有機物及微生物，采用世界先進水平的低壓復合膜。

污水經處理合格后全部回用于循環水場、化學水站等系統，減少了大量新鮮水的使用。

3.煤制烯烴污水處理一般問題及解決措施

(1)污水來水量偏大、水質超標

①生化設計處理負荷800m3/h，目前進水1000～1150m3/h；由于生化進水量大，相應的水力停留時間變短、二沉池流速變大，不利于出水懸浮物的控制，生化系統抗沖擊能力下降。

目前通過實時監控、進水調配等手段進行調整，避免沖擊；同時，有效降低上游來水負荷，將為外排水（生化尾水）近零排放提供條件。

②一級膜設計電導率2890us/cm，實際進水電導率4300us/cm；設計總堿度365mg/L，實際進水總堿度600mg/L。二級膜設計進水電導率9318us/cm，實際進水電導率14000us/cm（最高值20000us/cm）；設計進水堿度200mg/L，實際進水總堿度230mg/L。一級膜、二級膜系統進水水質超標，膜系統污堵、化學清洗、樹脂污染再生頻繁，膜元件、樹脂性能衰減明顯、壽命降低，制約高負荷穩定生產。

裝置進一步優化各環節運行指標精細化控制；跟蹤膜元件、樹脂等耗材性能，優化生產運行，科學合理開展提前采購、計劃性更換。

污水處理廠上游來水溫度在37℃～60℃，調配后生化進水溫度38℃～41℃，夏季超過生化活性污泥耐受溫度（40℃）、達到超濾和反滲透最高運行溫度，生化污泥、膜元件性能和壽命大幅降低。同時，產生高溫優質回用水補入循環水場增加冷卻負擔、制約主裝置生產負荷，造成優質回用水回用困難、全廠水平衡壓力較大。

目前已提報污水冷卻塔技改技措項目，降低夏季高溫天氣下污水進水溫度。

(2)氣化污水來水懸浮物增加生化污泥量

污水生化裝置于2015年10月開始進水調試進行活性污泥培養馴化，2016年6月與氣化等主工藝裝置投料試車同步進入試運行階段，處理出水水質合格，2017年1月完成性能考核測試，達到設計要求通過驗收。

隨著上游裝置運行時間延長，氣化排放灰水懸浮物濃度超過設計控制指標（＜100mg/L）；經統計，懸浮物濃度值小于350mg/L的保證率約為90%，最高達2700mg/L。

氣化污水懸浮物中無機組分濃度過高，生化污泥無效組分增加，生化污泥排放量及運行能耗增加；生物處理活性污泥活性下降，污水生化處理系統抗沖擊能力降低；主要因為：大量的懸浮物進入生化系統，使生化系統污泥濃度增高，污泥中無機組分占比增加，導致系統能耗、排泥量增加，活性污泥微生物活性不能較好發揮，通過被迫排泥會將污泥活性組分降低，從而影響生化處理效果及穩定性。

目前，已開展技改技措項目，在進入生化前增加氣化污水沉淀降濁預處理設施。

(3)回用水使用問題

污水處理廠通過一級膜、二級膜、蒸發結晶系統將污水進行處理，產生優質再生水I、優質再生水Ⅱ供全廠回用，優質再生水I設計作為熱電化學水裝置補水、循環水補水使用，優質再生水Ⅱ設計作為循環水補水使用。

實際運行后，熱電化學水裝置由于優質再生水I殘留微量物質（懷疑微量有機物、硅等）影響混床樹脂交換容量、再生頻繁，基本不用或很少使用優質再生水I，造成全廠水平衡困難。

目前，公司攻關組立足拓展開發優質再生水I用戶，解決產用平衡問題。

4.結束語

以上是對煤制烯烴污水處理現狀及存在問題，在此基礎上進行了分析、總結，提煉出共性問題，對新建裝置以及老裝置改造都有一定的借鑒意義，展望了煤制烯烴污水處理與回用技術未來發展方向。對于不同的項目在面臨同樣的問題時也要從自身的設計以及綜合條件來考慮整改措施，還是要本著科學、嚴謹的態度來解決相關問題。