煤液化对石油具有替代作用,在油价高涨的时代,这些领域的发展对我国的能源安全具有非常重要的意义。而煤制甲醇和二甲醚目前成为发展热点的理由则更加充分:首先,甲醇可以代替部分汽油,二甲醚可以代替部分柴油和液化气做民用燃料。其次,甲醇是除了烯烃和芳烃外的第三大基本有机化工原料,用途广泛,二甲醚也是一种有机化工原料。再次,甲醇和二甲醚的生产技术成熟,在我国以煤为原料生产甲醇和二甲醚与以石油和天然气为原料相比,产品成本更具竞争力。从国家战略意义上,煤化工进入了快速发展时期。
1煤化工废水的特点煤化工企业排放废水以高浓度煤气洗涤废水为主,含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质。综合废水中CODcr一般在5000mg/l左右、氨氮在200~500mg/l,废水所含有机污染物包括酚类、多环芳香族化合物及含氮、氧、硫的杂环化合物等,是一种典型的含有难降解有机化合物的工业废水。废水中的易降解有机物主要是酚类化合物和苯类化合物;砒咯、萘、呋喃、眯唑类属于可降解类有机物;难降解的有机物主要有砒啶、咔唑、联苯、三联苯等。
目前国内处理煤化工废水的技术主要采用生化法。生化法对废水中的苯酚类及苯类物质有较好的去除作用,但对喹啉类、吲哚类、吡啶类、咔唑类等一些难降解有机物处理效果较差,使得煤化工行业外排水CODcr难以达到一级标准。
2工程概况大唐 内蒙 古多伦煤化工有限公司污水处理站是我国第一个真正实现工业废水“零排放”的污水处理工程。各工艺装置排放的污水经处理达标后全部回用于循环水装置,脱水污泥及结晶盐外运填埋。由于煤化工废水成分复杂、污染物浓度较高、污水可生化性差、难于生物降解、含有多种抑制生化反应的毒有害物质,处理难度极大。本工程将污水分类为浓盐污水和低盐污水两类进行分类处理。新增污水处理站包括三个系统:(1)低盐污水处理系统;(2)浓盐污水处理系统;(3)蒸发结晶系统。
因低盐污水处理系统投产、试运行的时间最长,效果最显著,就以低盐污水处理系统的设计、运行数据,浅谈MBR工艺在煤化工废水处理中的应用。低盐污水处理系统主要包括甲醇废水、MTP废水、生活污水以及污染雨水等。进水水质、水量见表1。
表1 进水水质及水量表
序号 | 水量(m3/h) | 水质(mg/L) | ||
PH | CODcr | SS | ||
1 | 669 | 6~9 | 1000 | 114 |
中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林设计院针对低盐系统水质、水量情况,采用自主开发的“分质预处理+膜生物反应器(MBR)+深度处理”的处理技术对污水进行处理。
对于污水水量小、有机污染物浓度高、悬浮物少的甲醇装置污水,先进行厌氧处理,有效去除有机污染物后,进入调节池与其他污水混合进行生化处理;对于浓度较高的MTP装置污水,先进行除油处理,除油后进入调节池;其他低盐污水经原有预处理调节池水量调节和水质均衡后,由提升泵送至低盐污水系统的调节池,与经过预处理的甲醇装置污水、MTP装置污水混合,再由提升泵打入MBR系统;MBR出水进入臭氧氧化池,经氧化使污水中的有机污染物进一步降解和分解,并改善污水的可生物降解性能;氧化后污水进入曝气生物滤池,进一步去除有机污染物;使最后出水水质达到循环水补充水的水质要求。
4MBR系统工艺设计说明 4.1MBR系统设计规模MBR系统设计规模为700 m3/h。
MBR系统在运行中,水回收率为100%,反洗、清洗等自用水在系统产水量中调剂平衡,不影响总的产水量。
4.2MBR工艺参数设计共设计60个标准膜组件,分为6套系列,每套置于1格膜池内,6套系列可以单套独立运行,也可并联同时运行。
主要设计参数:单套系列处理能力:120 m3/h;
单套系列膜组件数量:10组/套;
设计水温:10~30℃;
4.3MBR系统运行控制
4.3.1系统过滤产水
控制系统自动检测设备状态及膜池水位,判断启动条件后,启动产水抽吸泵及相应阀门,系统进入产水程序;
产水抽吸泵吸水管上安装压力变送器,监测膜的跨膜压差,当跨膜压差较大时,自控系统停止产水程序,执行化学清洗程序;
4.3.2系统自动水反洗产水程序执行6个周期时,进行水反洗程序(可根据运行情况进行周期调整或确定是否需要水反洗)。系统水反洗时,产水程序停止。
4.3.3系统自动化学反洗 系统化学反洗程序由时间控制;系统化学反洗通常采用次氯酸钠和柠檬酸两种药剂。次氯酸钠主要是防止生物污染;柠檬酸主要是防止结垢。
5MBR工艺的生产运行状况大唐内蒙古多伦煤化工新增污水处理站MBR工艺自2012年7月试运行始,各工艺单元,主要设备及自控系统运行正常,处理后出水水质指标优于原设计的各项指标,完全满足循环水补充水的水质标准,运行效果见表-2。
表2 MBR工艺处理效果表
序号 | 装置名称 | 水量(m3/h) | 水质(mg/L) | ||
PH | CODcr | SS | |||
1 | 设计进水 | 669 | 6~9 | 1000 | 114 |
2 | 设计出水 | 669 | 6~9 | 20 | 10 |
3 | 实际运行出水 | 670 | 7.23 | <10~20 | <5~10 |
通过大唐内蒙古多伦煤化工新增污水处理站工程实践证明,采用MBR工艺处理煤化工废水是可行的,处里效果理想,出水指标完全符合国家《再生水回用标准》。
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