伊犁新天煤制气项目废水处理工艺详解

   伊犁新天年产20亿立方米煤制天然气项目采用碎煤加压熔渣气化技术，以煤为原料，经气化、变换、净化、甲烷化，最终制成天然气（SNG）。项目主要包括气化装置、净化装置、甲烷化装置及空分、热电、污水处理等附属配套设施，是目前国内最大的 煤制气 项目。

    本项目水处理系统分为生产给水系统、污水处理与回用水系统，给水系统由原水净化、脱盐水及四个循环水等单元组成；污水处理与回用水系统由污水处理、回用水处理及多效蒸发等三部分组成。

    本项目污水主要来自气化装置气化工艺产生的煤气洗涤废水，该废水首先经煤气水分离除油，然后再经酚氨回收脱酚除氨及酸性气后，输送到污水处理与回用装置，在污水处理装置内进行污水生化处理，利用生物处理技术，脱除COD、氨氮、酚等有机物，最后经过回用装置处理，回收水用于循环水的补充水，产生的浓盐水经膜浓缩后进入多效蒸发装置，最终产生的浓盐水排放到蒸发塘进行自然蒸发，系统最终实现系统零排放。

    2污水处理工艺简介

    2.1工艺概况   

    2.1.1设计处理规模

    本项目污水设计处理能力1200m3/h；分为两个系列，每个系列600m3/h。

    2.1.2水质特点分析

    从上述水质分析中得知，本污水油含量较高，给生化处理带来一定的难度；废水中含有氰化物、酚等有机物，生化较为困难；废水中高COD、高含氨氮，需要进行水质调节，满足生化需要。

    2.1.3工艺流程选择

    煤化工 企业的废水处理工艺路线基本遵循“物化预处理+生化处理+深度处理”的原则，通常包括生化预处理、生化处理、生化深度处理及附属配套设施等。

   预处理一般采用均质、调节，隔油、气浮等工艺对源污水进行水质调节，满足生化需要，新天煤化工的预处理采用“均质罐＋调节池＋隔油池＋气浮池＋水解”工艺；

     对于煤化工废水的生化处理一般采用厌氧/好氧( A/O) 、厌氧/缺氧/好氧( A/A/O) 、序批式活性污泥( SBR) 、生物接触氧化曝气生物滤池( BAF) 、上流式厌氧污泥床( UASB) 、载体生物流化床( CBR) 及活性污泥曝气池中投加活性炭( PACT)等工艺处理。

    新天煤化工污水生化处理采用双级A/O工艺，一级A/O工艺采用氧化沟技术，二级A/O采用完全混合生化池工艺，以保证生化处理效果。

    为保证生化处理效果，保证生化处理稳定性，污水预处理采用除油和水解酸化，保证进入生化系统的水质稳定。

    为实现废水回用，保证回用水系统运行的稳定，在生化处理后增加污水深度处理工艺，同时也增加了污水生化处理的可靠性。新天煤化工污水深度处理采用“臭氧氧化＋生物滤池＋活性炭吸附”工艺，保证进水的有机物、油含量、氨氮等最低，保证回用水系统的稳定。

    2.2工艺概述

    新天煤气化污水主要由“生化预处理、生化处理和污水深度处理”组成，同时配有污泥脱水处理和生物废气处理设施。

    2.2.1预处理

    预处理主要由“均质＋调节＋隔油+气浮＋水解酸化”组成。主要是去除水中的油，同时对水质进行调节。均质罐共设计4座，每座容积为5000m3；调节池一座，设计容积12000m3；隔油池，气浮池均一座，酸化水解池共2座，每座酸化池设计流量1646m3，停留时间16.3h，同时内部配有三相分离器。

    2.2.2生化处理

    煤气气化污水经过预处理后，进入污水生化处理系统，污水生化处理采用双级A/O工艺。一级A/O工艺COD的去除率75%，氨氮的去除率80%，污泥负荷为0.33kgCODcr/m3.d;0.029kgNH3-N/m3,停留时间44.8h；二级A/O工艺COD的去除率60%，氨氮的去除率75%，污泥负荷为0.18kgCODcr/m3.d;0.013kgNH3-N/m3,停留时间20.7h。

    2.2.3深度处理

    废水经生化处理后进入生化深度处理系统，深度处理采用“臭氧氧化＋生物滤池＋活性焦吸附”，臭氧发生器共设计4台，单台设计臭氧发生量15kg，设计投加浓度38mg/m3.h；生物滤池共设计10座，单座处理能力157.9m3/h。最后进入活性焦吸附单元，活性焦对酚、苯、氰化物等有很好的吸附作用，并且易于再生。本系统设有活性焦滤池16座，每座处理能力150m3/h，同时配有活性焦再生系统，保证系统活性焦的循环利用，对于损耗部分可采用污泥、煤等进行干馏补充，同时设有尾气处理处理系统，保证环保效果。经过上述工艺处理可保证：COD为60mg/L，油5mg/L。

    2.3工艺流程简图

    2.4设计出水水质

    3工艺难点分析与存在问题

    3.1含油污水

    新天煤化工采用的是鲁奇炉工艺，产生的废水中含有大量的焦油，处理不净，一方面进入生化系统会使系统中的活性污泥失去活性，更严重会造成生化系统的崩溃；另一方面会对后期的回用系统造成影响，造成超滤的膜丝断裂，膜丝污堵，产水量下降等问题，减短膜组件的使用寿命。

    3.2高酚污水

    煤化工排放的高浓度含酚废水，毒性大，污染物浓度高。其中甲基酚具有很强的杀菌作用，容易杀死生化系统中的细菌，造成生化系统的崩溃。

    3.3源污水水质不稳定

    由于煤气化负荷的变化，气化产生的废水水量不稳定，会给生化处理系统的水质稳定带来很大冲击，有可能造成生化系统瘫痪。

    3.4污水处理系统调试时间长

    由于污水处理的核心工艺采用生化处理工艺，微生物培养、驯化的时间较长，运行的条件较为高，一般调试期间没有源污水，生化系统不能正常运行，为此，给系统操作带来很大困难，需要考虑调试初期的废水存储问题。

    3.5系统水量大

    投资较高，运行管理费用较大，给生产的经济性带来一定的影响。

    3.6技术型人才短缺

    伊犁新天煤化工设计年产20亿立方米煤制天然气，废水处理系统包括废水处理装置、废水回用装置，废水回用装置包括生化废水回用单元、含盐废水回用单元、多效蒸发单元。现场设计规模大，需要的技术型人才多。但是随着煤化工企业的不断崛起，同时水处理专业的技术人员也就显得越来越稀少，使得项目的开展很困难。如何在现有的资源下开展工作，是亟待解决的问题。

    3.7存在的问题   

    1)污水处理受气化的煤气水分离和酚回收的处理效果直接影响污水处理系统的稳定性；

    2)污水处理规模大，投资高，占地面积大，运行人员的技术水平要求较高，生产运行费用高，抵消了产品的经济效益。

    3)污水处理培养、驯化周期长，不能与工艺系统同步配套运行，需要考虑调试期间的废水存储问题，增加投资和管理费用。

    4)系统流程长操作弹性小，抗冲击能力较弱，一旦煤气水分离系统、酚回收系统不能正常运行，将对系统造成致命的破坏。

    5)污水处理系统一旦不能正常运行，将导致回用水系统停止，进而影响生产系统的稳定运行。需要考虑备用水源、对原水净化考虑一定的设计余量。

    4 结论与建议

    目前，煤化工废水的生化处理已有大量成功案例，处理出水中CODCr、氨氮以及酚等指标基本能达到排放要求。针对现代煤化工企业废水处理方面存在的主要问题，提出以下建议:

    技术成熟，经济合理是选择煤化工污水及浓盐水处理技术的首要原则。在进行现代煤化工企业的废水处理装置设计时，应综合关注整个系统的水平衡和盐分析数据，对处理过程中需要投加药剂的环节进行比选优化，从源头上降低末端治理压力。

    煤化工废水零排放技术在我国尚处于探索、起步阶段，需要在以现有装置为试点的基础上，深入研究装置运行情况，积累操作和管理经验，不断改进优化污水处理工艺技术，提高运行管理水平，降低吨水处理操作费用和运行成本，及时进行总结推广。