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      煤化工廢水“零排放”技術與應用

      目錄:新聞列表發布時間:2020-06-05 14:39點擊率:

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      通過分析煤化工廢水的來源和特點,總結了我國主要煤化工項目廢水“近零排放”的技術和工程應用現狀,并提出了“近零排放”的主要問題。提出了現階段的煤化工廢水,并給出了相應的對策和建議。

      關鍵字:煤化工廢水; “近零排放”

      近年來,國內煤炭庫存積壓和價格下降,而對原油,天然氣和其他石化產品的需求卻在增加,價格上漲。在市場環境下,在煙霧控制和重點領域煤炭工業轉型升級的政策指導下,企業和政府對煤化工產業發展的熱情與日俱增。煤化工項目消耗大量的水,而新鮮煤的轉化消耗高達2?3 m3 / t。但是,我國的煤炭和水資源具有明顯的反向分布特征。煤化工項目的快速發展加劇了當地水資源供需矛盾。廢水的“零排放”可以最大程度地處理和重復利用項目產生的各種廢水,這是緩解當地水資源短缺的重要途徑。但是,由于煤化工廢水成分復雜,缺乏“近零排放”的設計,建設和運行經驗,目前我國煤化工廢水的“近零排放”運行并不理想。因此,有必要對現有的煤化工廢水“近零排放”技術和工程進行分析和總結,分析存在的問題,并提出對策和建議。

      煤化工廢水的來源和特征

      煤化工項目產生的主要廢水包括氣化廢水,生活污水和其他有機廢水,循環污水,化學水站排水,初期雨水,地面沖洗水和其他特色廢水;在污水處理和回用過程中,還將生產濃鹽水和高濃度鹽水。

      氣化廢水

      對于煤化工項目,不同氣化技術產生的氣化廢水的水質和水量差異很大。當前,主要應用是壓碎煤加壓氣化,煤氣化和水煤漿氣化。

      煤粉加壓氣化廢水。由于氣化溫度較低,煤粉加壓氣化廢水中污染物的濃度較高,COD濃度一般為3000?5000 mg / L,最高可達6000 mg / L。污染物成分復雜,有酚類,多酚類,氨氮,有機氮,脂肪酸和其他相對少量的難熔有機物,如苯烴,萘,蒽,噻吩,吡啶等,其B / C值小于0.3時,生物降解性差。

      水煤漿氣化后的水。水煤漿氣化廢水主要來自冷凍水,煤氣洗滌水和礦渣水分離水。由于氣化溫度高,廢水中有機物濃度低,COD濃度一般為500 mg / L,大部分污染物為小分子有機物。生化特性好,B / C值大于0.5。但是,廢水中TDS的濃度很高,通常高于3000 mg / L,尤其是Cl-的濃度很高,通常約為500 mg / L。

      煤粉氣化廢水。粉煤氣化廢水主要來自洗氣水和礦渣水,也屬于高溫氣化廢水,其COD濃度與水煤漿氣化廢水大致相同,但Cl-和TDS濃度為高于水煤漿氣化廢水。 Cl-的濃度通常為2000?3000 mg / L,TDS的濃度通常高于10000 mg / L。

      家用和其他有機廢水

      煤化工項目的主要家用和其他有機廢水包括:家用和實驗室廢水,低溫甲醇洗滌廢水,地面洗滌廢水和初始污染雨水等。水質的特征在于中等的污染物濃度和良好的生物降解性。 COD濃度通常高于300 mg / L。與氣化廢水相比,其TDS濃度較低,通常低于1000 mg / L。

      循環污水

      循環污水中有機物的濃度較低,而SS和TDS的濃度較高。典型循環污水中COD,SS和TDS的濃度分別為100?300 mg / L,400?1400 mg / L和1500?2500 mg / L。

      化學水站排水

      化學水站排水水質的特點是有機質濃度低,TDS濃度高。離子交換脫鹽方法產生的TDS濃度略高,約為10000 mg / L,而膜脫鹽方法產生的TDS濃度相對較低,為1000至3000 mg / L。

      其他特色廢水

      某些煤化工項目將產生特色廢水,例如煤制烯烴項目的廢堿液和煤制油項目的合成廢水。這種廢水中有機物含量高,成分復雜,需要單獨處理。對于煤制烯烴的堿液項目,現在大多數都經過焚燒處理。煤制油項目的合成廢水主要通過石灰乳+蒸餾脫醇+兩級六級膜分離+多效蒸發+鼓式干燥中和。處理。

      “近零排放”技術的現狀和應用

      目前,對廢水的“近零排放”沒有統一的定義,而對“近零排放”則沒有統一的定義。廢水的排放”可以定義為:全部離開工廠區域中的水以濕氣或灰分或礦渣的形式固化,或者只有少量高濃度鹽水被排放到工廠外部的自然蒸發設施中,并且沒有任何形式的水排入地表水體。

      經過多年的探索和實踐,2013年,鄂爾多斯神華煤制油項目和大唐多倫煤制烯烴項目都宣布,他們已“在零排放”,實現了大型煤化工項目廢水“零排放”。表1總結了我國主要煤化工項目廢水的“近零排放”技術應用現狀??梢钥闯?,煤化工項目產生的廢水的分類,質量處理的分離,分級回用已成為當前煤化工項目廢水“接近零排放”的趨勢。

      “近零排放”存在的問題和建議

      隨著國內外水處理技術和設備研究與開發的不斷發展,廢水的“近零排放”已成為現實。技術上可行。在實際操作水平上,由于工藝設備的不穩定和缺乏實際操作經驗,仍然難以實現廢水“近零排放”的目標,需要從技術,管理,工藝等方面進行進一步優化。經濟和風險水平。

      技術水平

      廢水水質的波動范圍較大

      在煤氣化過程中,煤質,物料平衡,反應溫度和壓力的變化必然導致廢水中水量和水質的變化[2],直接影響廢水的最終處理和回用。例如,煤粉加壓氣化廢水的COD波動范圍一般大于3倍;煤炭直接液化項目的COD波動范圍甚至超過10倍。

      可以采取的對策和建議包括:(1)增加調節罐的容積,在調節罐中的停留時間不少于48小時; (2)用于壓碎煤的加壓氣化廢水,提高苯酚氨的回收率該裝置的回收率和穩定性; (3)建設一個大容量的臨時廢水儲罐,一般不低于10?15天的有機廢水儲量; (4)污水處理分多個串聯設置,多個串聯并聯,并設計了相互備用系統。

      氣化廢水處理困難

      粉煤加壓氣化廢水包含大量的油,酚,氨氮和石腦油,蒽,吡啶等不可降解的有毒有害物質,且B / C <0.3,難以生物降解,是一種典型的有毒,難降解的有機廢水。

      建議的對策包括:(1)注意預處理。在煤粉加壓氣化廢水進入生化段之前,應建立增強的預處理措施,以盡可能除去對生化系統有害的物質,并為后段的生化創造條件;加強預處理措施,避免廢水波動對生化系統的直接影響。 (2)采用改進的生化處理工藝。主要有兩種類型,一種以PACT和LAB為代表,通過添加活性炭或活性焦炭,利用其吸附作用為微生物的生長提供食物,并加速有機物的氧化分解。另一種是載體流化床生物膜法,通過在活性污泥池中添加特殊的載體填料,為微生物的生長創造合適的環境,從而形成一定厚度的微生物膜層,提高降解效率。 (3)將破碎煤的加壓氣化與煤氣化技術相結合。壓煤加壓氣化廢水用作磨煤的水漿,但制漿過程中的氣味問題,Cl-對煤漿氣化設備的腐蝕以及壓煤加壓氣化廢水的膜濃縮技術都得到了濃縮。關于可靠性問題。

      膜在回用過程中會產生有機污染

      在污水回用過程中,進水中含有一定濃度的有機物。目前,有機物的膜污染是廢水“近零排放”應用中不可避免的問題。

      建議的對策包括:(1)在高級處理中添加高級氧化措施。 (2)活性炭/活性炭吸附。 (3)使用抗污染的反滲透膜,例如圓盤管膜膜柱。

      蒸發過程中結垢引起的腐蝕

      高濃度鹽水在較高鹽濃度下易于結垢,并且鹽水是強酸性或強堿性的,溫度高,并且含有Cl-,容易引起金屬設備和管道的腐蝕。從三效蒸發結晶裝置的當前運行情況來看,二效蒸發器和三效蒸發器的結垢問題突出,二次蒸汽泡沫較大,導致設備傳熱阻力增大,蒸發器生產強度降低。 ,單位蒸汽消耗大。

      可以采取的對策和建議包括:(1)通過添加酸,堿,種晶,阻垢劑和其他試劑來創造防止結垢和腐蝕的反應條件。 (2)在膜處理,蒸發和濃縮之前,加入石灰或純堿,苛性鈉進行“純化”,以防止碳酸鈣和硫酸鈣結垢。 (3)在條件允許的地方可以建設自然蒸發設施。

      在中國沒有成功的自然蒸發設施案例

      在中國,目前沒有成功的自然蒸發設施處理高濃度鹽水的案例。主要原因包括對蒸發量和冬季過于樂觀。對結冰現象的不充分考慮和廢水的無序排放導致自然蒸發設施成為污水池等[3]。

      建議的對策包括:(1)合理確定蒸發減少因子。也就是說,有效蒸發率=蒸發率×減少因子-降雨,蒸發減少因子隨鹽水濃度的增加而降低,當濃鹽水接近飽和且進水含油時,蒸發減少因子僅為根據經驗為0.1,蒸發減少系數的推薦值不大于0.6。 (2)科學確定自然蒸發設施的面積。根據月蒸發量和降雨量數據計算有效蒸發面積和廢水儲存池的體積,并根據最小蒸發量和最大降雨量進行計算。 (3)在設計時,請注意濃鹽水運輸過程中的腐蝕和堵塞,以防止濃鹽水具有很強的腐蝕能力,并且晶體很容易以飽和狀態沉淀,導致管道阻塞。 (4)自然蒸發設施按等級和分區設計,根據鹽水濃度一般分為6-9級。 (5)使用輔助蒸發設備,例如三維自然蒸發設備,或使用增強型霧化蒸發機。 (6)選擇合適的建筑面積。干燥指數低于5的地區不應建蒸發池。

      經濟水平

      項目廢水“近零排放”投資很大

      煤炭化工項目廢水“近零排放”投資較大,單位處理規模投資達2萬元/(m3·d),是一般污水處理項目的5倍以上?!敖闩欧拧毕到y的總投資通常占整個項目投資的10%以上,這在一定程度上降低了項目的競爭力。某煤化工項目廢水“近零排放”系統的投資情況見表2。

      廢水近零排放成本高

      煤化工項目廢水的近零排放成本很高。如表3所示,每單位水處理的直接成本高達11元/噸,總成本為34元/噸,遠高于目前中國的淡水價格,也是目前的其中之一。企業不熱衷于實施“近零排放”的主要原因。

      廢水“近零排放”運行具有較高的能耗

      廢水“近零排放”系統具有較高的能耗。據統計,某煤化工項目水處理的綜合能耗達到153.7MJ / t(相當于5.2kg標準煤),是標準排放情景的6到10倍,如果采用自然蒸發方式,則能源消耗可以減少約45%,但仍遠高于傳統的排放標準。煤化工項目廢水“近零排放”系統的運行能耗見表4。

      解決廢水“近零排放”經濟問題的主要建議包括:(1)提高水價。目前,企業使用的工業用水成本為5-10元/噸,企業沒有實施“近零排放”的積極性。 (2)增加排污費。 (3)增加違法成本。只有違法成本高于守法成本,企業淡水使用成本高于廢水處理回用成本,才能觸及污染者的切身利益,使廢水處理回用成為有意識的行動。減少廢水排放。 (4)政府加快了相關政策措施的出臺。

      管理水平

      廢水的分別收集,定性處理和分段再利用

      根據煤化工項目廢水的排放情況,建議“零排放”。該系統至少分為五個過程:污水的循環利用,化學水的循環利用,有機廢水的處理和再利用,濃鹽水的處理以及蒸發和結晶。

      關注整個系統過程中“零排放”的優化

      煤化工廢水“零排放”是一項涉及數十個水的復雜系統工程處理技術,其中包括許多最先進的技術,因此在操作過程中,重點是整個系統過程的優化和連接,尤其要注意水量的動態平衡,各部分的有機連接和物質平衡,尤其是鹽分平衡。

      加強“近零排放”設施運行過程的管理

      煤化工廢水“近零排放”運行管理也很繁重,包括加強對進入自然蒸發設施的廢水的處理。水質控制,重視專業人才的培養和引進,制定完善的應急措施。

      風險水平

      蒸發結晶鹽的二次污染風險

      蒸發結晶鹽的主要成分是鈉,氯化鉀,富含有機物和少量數量的重金屬物質。重金屬含量是影響結晶鹽性能的主要因素。它的主要來源是原水的富集和煤氣化工藝的引入。由于結晶鹽中污染物的成分與煤炭質量和原水質量有關,因此不能簡單地將煤化工“近零排放”系統中排放的結晶鹽簡單地歸類為危險廢物。認為該結晶鹽非常易溶于水并且容易引起二次污染,并且不同批次的原煤的煤組成差異很大,導致結晶鹽組成差異很大。從環境風險的角度出發,建議在煤化工項目的前期工作中,暫時考慮將蒸發的結晶鹽視為危險廢物,在項目的實際生產過程中,將根據分析和確定最終識別方法。結晶鹽的鑒定結果。

      系統池的地下水污染風險

      煤化工廢水“近零排放”系統,自然蒸發設施,臨時廢水存儲池,污水處理池及其他各種池面積大,污染地下水的風險也很大,因此應加強預防和控制。

      防止地下水污染的主要對策包括:(1)嚴格按照《危險廢物填埋場污染控制標準》設計自然蒸發設施和廢水臨時儲存罐,綜合防滲系數應等于或小于1.0×10-12 cm / s,并充分考慮防凍脹措施。 (2)根據地下水流場,布置地下水監測點,制定詳盡的應急預案和監測計劃。

      自然蒸發設施的大氣污染風險

      在濃鹽水自然蒸發過程中,有機污染物擴散到空氣中,并且結晶鹽顆粒隨風飄移。為避免對人體健康和生產設備造成影響,自然蒸發設施應在選擇和建造場所時充分考慮安全距離并采取保護措施。

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