1 概 述

　　中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司神華煤直接液化項(xiàng)目(簡稱神華鄂煤直接液化項(xiàng)目)是我國也是世界上第一個(gè)煤直接液化商業(yè)性建設(shè)項(xiàng)目，生產(chǎn)油品 108 萬 t/a，該項(xiàng)目污水處理裝置2008 年投運(yùn)，按照煤直接液化項(xiàng)目環(huán)評批復(fù)，要求污水零排放，所以除雨水和清凈下水外，不對外排放污水。神華鄂煤直接液化項(xiàng)目是世界上首個(gè)煤直接液化的工業(yè)化示范裝置，煤直接液化過程中產(chǎn)生的廢水具有 COD、氨氮、硫化物濃度高及生物毒性大、色度深、難生物降解、水質(zhì)波動大等特點(diǎn);且煤直接液化廢水的治理技術(shù)尚沒有成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒;由于項(xiàng)目周邊沒有納污水體，根據(jù)環(huán)評要求，按照“污水零排放”標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)項(xiàng)目，這也大大增加了廢水處理的難度。煤制油分公司為實(shí)現(xiàn)污水全部達(dá)標(biāo)回用，深入開展污水處理技術(shù)和污水綜合利用研究、實(shí)踐，不斷加大污水源頭治理和污水處理工藝流程開發(fā)，聯(lián)合高校、科研院所、設(shè)計(jì)單位、工程公司開展科研攻關(guān)，開發(fā)了煤直接液化污水處理成套系統(tǒng)集成技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。神華鄂煤直接液化項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)廢水回用率達(dá)到了 99.6以上，為我國煤制油化工項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展開辟了一條新路。

　　煤直接液化項(xiàng)目產(chǎn)生的污水共分為 4 類，分別是高濃度含硫污水、低濃度含油污水(含生活污水)、催化劑廢水和含鹽廢水。高濃度含硫污水主要是煤直接液化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含硫、酚類等有機(jī)物的廢水;低濃度含油污水主要是各裝置塔、容器等放空、沖洗排水，機(jī)泵填料函排水及廠區(qū)生活污水等;催化劑廢水是煤直接液化催化劑制備過程中產(chǎn)生的含硫酸銨的工業(yè)廢水;含鹽廢水是指循環(huán)水場排污水、電廠廢水等產(chǎn)生無機(jī)鹽類的工業(yè)污水。針對上述 4 種工業(yè)廢水，煤制油分公司本著“清污分流、污污分治、分質(zhì)回用”的原則，分別采用了不同的工藝及組合模式進(jìn)行處理，分質(zhì)回用，污水經(jīng)處理后達(dá)到零排放要求。

　　2 煤直接液化項(xiàng)目污水處理零排放工藝應(yīng)用

　　2.1 低濃度污水處理工藝應(yīng)用

　　低濃度污水處理工藝主要處理全廠含油污水、生活污水及煤制氫氣化污水等，要求進(jìn)水 COD 質(zhì)量濃度小于 1 000 mg/L，采用了活性污泥 A/O 處理法，包括生化隔油、渦凹?xì)飧�、推流鼓風(fēng)曝氣、二次沉淀和多介質(zhì)過濾工藝，裝置處理能力為 204 m3/h，將裝置內(nèi)含油污水和廠區(qū)以及生活區(qū)含油污水在生化系統(tǒng)處理，其出水直接進(jìn)入污水深度處理系統(tǒng)繼續(xù)處理。低濃度污水進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)見表 1。

　2.2 高濃度污水處理工藝應(yīng)用

　　高濃度污水指經(jīng)汽提、脫酚裝置處理后的出水，主要包括煤液化、加氫精制、加氫裂化及硫磺回收等裝置排出的含硫、含酚污水，設(shè)計(jì)規(guī)模 100 m3/h。采用高級催化氧化 + 高效曝氣生物濾池工藝 + 臭氧氧化組合工藝處理高濃度污水，來水經(jīng)過渦凹?xì)飧�、溶氣氣浮、中和池、pH 破乳調(diào)節(jié)池、高效催化氧化單元、混凝沉淀池、多介質(zhì)過濾器、高效生物曝氣濾池(3T-BAF，分為厭氧、缺氧、好氧三段 15 級，生化停留時(shí)間達(dá) 100 h)、臭氧氧化系統(tǒng)等工段后，進(jìn)入深度處理 A/O池和 MBR 膜池，進(jìn)一步處理后，回用于循環(huán)水系統(tǒng)和全廠回用水系統(tǒng)。煤直接液化高濃度污水是煤制油項(xiàng)目特有的工藝污水，其 COD 質(zhì)量濃度最高可達(dá)到 10 000 mg/L，含雜環(huán)類芳烴、酚類等難降解的有機(jī)物且廢水有毒性。高濃度污水處理工藝各工段的進(jìn)出水指標(biāo)見表 2。

　　2.3 含鹽污水處理工藝應(yīng)用

　　2.3.1 含鹽污水預(yù)處理工藝

　　含鹽污水預(yù)處理工藝主要處理全廠循環(huán)水場排污水、除鹽水站酸堿中和廢水和深度處理脫鹽回用工藝的 RO 濃水，采用混凝沉淀、微濾和反滲透雙膜工藝進(jìn)行處理，產(chǎn)生的 RO 濃液與電廠廢水混合后，進(jìn)入含鹽廢水降膜循環(huán)蒸發(fā)工藝再處理，RO 產(chǎn)品水直接進(jìn)入深度處理精制反滲透單元，處理后回用于電廠補(bǔ)水。含鹽污水預(yù)處理工段進(jìn)出水指標(biāo)見表 3。

　　2.3.2 含鹽廢水和硫酸銨廢水蒸發(fā)工藝

　　含鹽廢水和硫酸銨廢水蒸發(fā)工藝主要采用 GE 公司的兩效蒸發(fā)器，第一效蒸發(fā)器主要處理含鹽廢水，第二效蒸發(fā)器主要處理煤直接液化催化劑制備單元排放的硫酸銨廢水，通過進(jìn)料罐、鹽種投加系統(tǒng)、板式換熱器、除氧器、蒸發(fā)器、旋流分離器、空冷器、減溫減壓器等設(shè)備進(jìn)行處理，其一效蒸發(fā)器的產(chǎn)品水直接回用于電廠，產(chǎn)生的濃液進(jìn)入含鹽濃水分質(zhì)結(jié)晶單元處理，最終產(chǎn)生的硫酸鈉產(chǎn)品外賣，雜鹽進(jìn)行填埋處置，產(chǎn)品水直接回用于精制反滲透單元，處理后回用于電廠;二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的產(chǎn)品水直接進(jìn)入污水汽提進(jìn)行脫氨后，回用于催化劑制備單元，產(chǎn)生的濃水直接通過硫酸銨結(jié)晶裝置，生產(chǎn)硫酸銨化肥外賣。

　2.3.3 含鹽濃水和硫酸銨濃液結(jié)晶工藝

　　含鹽濃水分質(zhì)結(jié)晶裝置包括預(yù)處理系統(tǒng)和結(jié)晶系統(tǒng)，結(jié)晶系統(tǒng)包括硫酸鈉結(jié)晶系統(tǒng)和雜鹽結(jié)晶系統(tǒng)。分質(zhì)結(jié)晶裝置主要處理含鹽廢水蒸發(fā)器產(chǎn)生的濃縮液，其主要成分為硫酸鈉，其次為氯化鈉、多種無機(jī)鹽雜質(zhì)和有機(jī)物。按照生產(chǎn)要求，將濃鹽水進(jìn)行結(jié)晶處理，對固體雜鹽進(jìn)行資源化利用，實(shí)現(xiàn)含鹽廢水的零排放。實(shí)際運(yùn)行中，一效蒸發(fā)器系統(tǒng)排出的濃鹽水水量 15 m3/h， 濃鹽水的含鹽質(zhì)量濃度約為 120 000mg/L，此時(shí)，濃鹽水分質(zhì)結(jié)晶零排放裝置回收的總產(chǎn)品水量約 13.6 m3/h，系統(tǒng)總的水回收率約為 91 。分質(zhì)結(jié)晶裝置的設(shè)計(jì)規(guī)模為 15 m3/h，產(chǎn)出硫酸鈉結(jié)晶鹽 0.7 t/h~1.4 t/h，雜鹽 1.1 t/h~1.4 t/h，濾餅約0.31 t/h，回收產(chǎn)品水 13.6 t/h，蒸汽凝液 13.2 t/h。

　　硫酸銨廢水主要來自催化劑制備單元，主要經(jīng)污水處理場的零排放裝置二效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)處理，處理后的濃縮液再去硫酸銨結(jié)晶裝置進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)處理能力 12 t/h，進(jìn)水中鹽質(zhì)量濃度為 375 000 mg/L~475 000 mg/L，總懸浮固體質(zhì)量濃度為 50 000 mg/L~100 000 mg/L，脫水后的硫酸銨產(chǎn)品 70 t/d 外賣化肥廠，實(shí)現(xiàn)了硫酸銨廢水的零排放，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。硫酸銨蒸發(fā)結(jié)晶單元進(jìn)行的硫酸銨濃縮液處理采用單效蒸發(fā)工藝，主要設(shè)備有減溫減壓器、加熱器、水冷器、真空泵、旋流分離器和離心機(jī)。來自蒸發(fā)工序的濃縮液(70 ℃~90 ℃)進(jìn)入濃縮結(jié)晶室的上部閃蒸。蒸發(fā)室內(nèi)料液溫度控制在 52 ℃~65℃，經(jīng)加熱、蒸發(fā)、結(jié)晶，無機(jī)鹽全部以固態(tài)的形式析出，用給料泵將高濃度漿料送至旋流分離器，再到離心機(jī)脫水。脫水后的固態(tài)物含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 5 ，由汽車運(yùn)至硫酸銨堆場，外賣給化肥廠。離心母液返回至離心母液桶，再用泵打至結(jié)晶循環(huán)泵入口，繼續(xù)蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶，無母液外排，蒸發(fā)產(chǎn)生的二次凝液直接回用于催化劑制備單元循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)了硫酸銨廢水零排放。 具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　2.4 深度處理工藝應(yīng)用

　　2.4.1 深度處理 AO 和 MBR 工段

　　深度處理 AO 和 MBR 工段接納的污水分別為生活污水和低濃度含油污水生化池出水、高濃度污水臭氧氧化出水及脫鹽回用工段的超濾反洗排水，主要工藝采用生化處理 A/O 工藝和 MBR 膜處理工藝，處理后出水經(jīng)檢測合格后，一部分至脫鹽回用工段的原水罐，另一部分至生化回用水池，回用于全廠循環(huán)水系統(tǒng);處理后出水若檢測不合格，出水則經(jīng)現(xiàn)有活性炭吸附后，進(jìn)入濾后水池，再經(jīng)泵提升至脫鹽回用工段的原水罐。

　　2.4.1 脫鹽回用工段

　　脫鹽回用工段主要接納深度處理 AO 和 MBR 工段合格產(chǎn)品水或不合格產(chǎn)品水經(jīng)過活性炭吸附后的合格水，經(jīng)超濾和反滲透處理后，產(chǎn)水有 3 個(gè)去向，一是去產(chǎn)品水罐，經(jīng)泵送至電廠替代新鮮水;二是用于全廠回用水管網(wǎng)，替代新鮮水;三是作為深度處理區(qū)域內(nèi)的用水。反滲透產(chǎn)生的濃水經(jīng)泵提升至含鹽廢水緩沖罐再處理。

　　2.4.2 產(chǎn)品水精制工段

　　產(chǎn)品水精制工段為另一獨(dú)立工序，主要接納含鹽廢水預(yù)處理 RO 產(chǎn)品水、含鹽廢水一效蒸發(fā)器產(chǎn)品水、汽提后的硫酸銨蒸發(fā)器產(chǎn)品水、鍋爐排污水及經(jīng)多介質(zhì)過濾器處理的超濾反洗排水，經(jīng)過超濾、反滲透處理后，產(chǎn)品水直接回收至產(chǎn)品水罐，經(jīng)泵送至電廠回用替代新鮮水，反滲透濃水經(jīng)泵提升至生化回用水池補(bǔ)充循環(huán)水系統(tǒng)回用。深度處理各工段進(jìn)出水水質(zhì)見表 4。

　　3 煤直接液化污水處理其他系統(tǒng)

　　3.1 污泥處理系統(tǒng)

　　煤直接液化項(xiàng)目污水處理裝置系統(tǒng)內(nèi)的污泥主要來源于隔油池排泥、氣浮排泥、活性污泥、油泥浮渣等，首先將污泥收集在剩余污泥池和油泥浮渣池內(nèi)，通過污泥泵排至三泥脫水罐(共 6 組)，進(jìn)行重力沉降，沉降后的污泥再通過污泥輸送泵，打入離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水，脫水后污泥的含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到80 左右。脫水后的污泥回收至濕污泥料倉，通過螺桿泵輸送至污泥干化系統(tǒng)進(jìn)一步脫水，其干污泥的含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到 10 左右，干污泥直接送自備電廠燃煤鍋爐摻燒處置。

　　3.2 惡臭氣體治理系統(tǒng)

　　惡臭氣體治理單元主要收集污水場內(nèi)含油污水隔油池、生活污水緩沖池、氣化廢水氣浮系統(tǒng)、高低濃度渦凹?xì)飧�、三泥脫水罐、生化系統(tǒng) A/O 池及高濃度高效曝氣濾池等排放的惡臭氣體。這些氣體經(jīng)氣體收集系統(tǒng)收集，首先進(jìn)入生物除臭裝置預(yù)處理段進(jìn)行隔油、溫度調(diào)節(jié)、除塵及增濕，然后進(jìn)入生物除臭主體設(shè)備，廢氣中的污染物與生物除臭裝置的生物填料中的微生物接觸，被微生物捕獲降解、氧化，使污染物分解為無害的 CO2 和 H2O，未完全降解的、難降解的化合物經(jīng)離子氧二次氧化為無害的物質(zhì)，凈化后的廢氣由風(fēng)機(jī)抽出，直接從排氣筒排放。在廢氣濃度很低、營養(yǎng)物質(zhì)不足時(shí)，由循環(huán)泵提升循環(huán)箱中的營養(yǎng)液到生物填料床頂部，均勻的噴淋在生物填料上，為微生物提供營養(yǎng)，促進(jìn)微生物生長繁殖。生物凈化成套裝置采用經(jīng)特別篩選過的生物濾料，并將篩選的微生物菌種固定在生物濾料上，生物濾料由耐腐蝕塑料格柵板承托，實(shí)現(xiàn)均勻布?xì)夤┭�。在生物除臭設(shè)備內(nèi)部，固定了多種生物菌種(脫硫菌、BTMB 苯系化合物降解菌)，以適應(yīng)復(fù)雜的廢氣成分。經(jīng)過惡臭氣體處理后的廢氣達(dá)標(biāo)排放。

　　3 存在的問題與探討

　　神華鄂煤直接液化項(xiàng)目污水處理裝置已經(jīng)運(yùn)行10 a 時(shí)間，還存在一些問題和需要改進(jìn)的地方。

　　(1)含鹽系統(tǒng)蒸發(fā)器管束的快速清洗疏通方法還需要進(jìn)一步研究探討。

　　(2)高濃度污水系統(tǒng)生物曝氣濾池內(nèi)填料的運(yùn)行使用壽命一般為 5 a，需要尋找更長使用周期的填料來替代。

　　(3)由于煤直接液化催化劑廢水?dāng)y帶煤粉較多，需要研究去除煤粉的設(shè)施。

　　(4)煤氣化廢水中所含煤粉和懸浮物較高，需要考慮設(shè)置去除廢水懸浮物的設(shè)施。

　　(5)煤直接液化項(xiàng)目污水處理單元運(yùn)行成本較高，需要繼續(xù)研究探討裝置內(nèi)節(jié)能降耗、節(jié)水減排等措施，以降低污水處理運(yùn)行成本。

　　總之，通過近幾年的技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)改造，污水零排放工藝在煤直接液化項(xiàng)目污水處理裝置中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了真正的污水零排放， 污水回用率達(dá)到了99.6 以上，為煤化工項(xiàng)目污水處理零排放起到了示 范作用。(來源：中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司)