寧東能源基地發(fā)電與煤制油化工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水協(xié)同性分級零排放處理技術(shù)創(chuàng)新實踐

寧東能源基地發(fā)電與煤制油化工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水協(xié)同性分級零排放處理技術(shù)創(chuàng)新實踐摘要針對寧東能源基地發(fā)電與煤制油化工系統(tǒng)的實際特點，通過研究兩者的水質(zhì)特性，重點在循環(huán)水濃縮置換水，脫硫廢水，化工高COD、NH-N、TDS廢水3處置等關(guān)鍵問題上，采取了從源頭分級治理到總口零排放的技術(shù)路線創(chuàng)新研究，完成基地發(fā)電與煤制油化工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水協(xié)同性分級零排放的工業(yè)化實踐，在減少投資、節(jié)水降耗、安全環(huán)保等方面，發(fā)揮了實質(zhì)性作用。為大型發(fā)電、煤制油化工企業(yè)在生產(chǎn)廢水零排放技術(shù)領(lǐng)域的應用提供了借鑒意義。關(guān)鍵詞：生產(chǎn)廢水協(xié)同性分級零排放技術(shù)寧東能源基地（以寧夏煤業(yè)公司煤制油化工板塊為例）已建成400萬噸/年煤炭間接液化示范項目，煤制甲醇、甲醇制烯烴、煤制烯烴等大型煤制油化工項目，配套建設(shè)高溫高壓燃煤鍋爐，采用氨法脫硫工藝對煙氣進行超低排放處理。項目年度用水量達7430萬噸，取自寧夏段黃河地表水，面臨水資源緊缺、環(huán)保壓力劇增的問題，一度困擾著整個板塊的可持續(xù)穩(wěn)定運行。要解決這一制約生產(chǎn)的瓶頸問題，必須要破解生產(chǎn)廢水的重復再利用難題。要減少對區(qū)域水體的污染，必須要理清廢水減排的技術(shù)路線選擇思路。結(jié)合當前國內(nèi)的工業(yè)廢水處理技術(shù)，在循環(huán)水冷卻方面，重點以提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)。高COD、NH-N、TDS廢水處置3方面，利用常規(guī)性生物降解、膜濃縮等技術(shù)手段，仍有大量的尾水需要外排，不但浪費水資源，并且沒有從根源上管控住對區(qū)域水體產(chǎn)生嚴重污染的風險。為了回收利用這一部分尾水，通過新技術(shù)攻關(guān)、經(jīng)驗成果孵化等技術(shù)創(chuàng)新手段，完成了廢水高COD氧化催化一體降解，高NH-N、AO-AO高鹽菌處理、TDS濃縮分鹽31122的成套技術(shù)創(chuàng)新實踐，實現(xiàn)了對循環(huán)水置換濃水100萬噸/年、煤制油化工廢水3280萬噸/年再利用，達到了生產(chǎn)廢水零排放目標，為創(chuàng)建清潔能源生產(chǎn)企業(yè)邁出了堅實的一步。

1發(fā)電與煤制油化工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水特性分析1.1發(fā)電系統(tǒng)生產(chǎn)廢水特性分析高溫高壓燃煤鍋爐及配套建設(shè)煙氣脫硫系統(tǒng)，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水有含煤廢水、脫硫塔置換廢水、鍋爐排污等。其中含煤廢水集中在輸煤棧橋、灰渣庫等區(qū)域，利用水浴除塵器、水沖洗等裝備收集揚塵，產(chǎn)生煤泥水，SS超標。煙氣脫硫系統(tǒng)采用氨法脫硫工藝技術(shù)，煙氣進入吸收塔與循環(huán)漿液接觸進行洗滌、降溫和吸收，在此過程中含氨吸收劑的循環(huán)液將煙氣中的SO2吸收，反應生成亞硫酸銨，最終形成硫酸銨產(chǎn)品。脫硫裝置在塔內(nèi)水系統(tǒng)進行置換時，此部分水NH-N3等指標超標。鍋爐排污水硬度超標。1.2煤制油化工系統(tǒng)生產(chǎn)廢水特性分析生產(chǎn)廢水是經(jīng)過污水處理裝置反滲透濃水、雙膜回用裝置外排濃鹽水和其它化工單位排放的清凈廢水。廢水中硬度高、含鹽量高、COD濃度高、氨氮含量高，分別為1400mg/L、3288mg/L、120mg/L和25mg/L，且COD難以生物降解。表1廢水進水水質(zhì)表4CODcrmg/l1205氨氮mg/l256電導率四s/cm4456.677氯離子mg/l7058濁度NTU259懸浮物mg/l7010SiO2mg/l33總堿度mg/l11512mg/l1215BOD52生產(chǎn)廢水處理技術(shù)路線研究確定基于整個板塊的生產(chǎn)運營實際，技術(shù)路線的選定必須以水質(zhì)的特點、產(chǎn)品的要求、深入考察及技術(shù)論證的結(jié)果為原則，發(fā)電與煤制油化工系統(tǒng)廢水零排放工藝必須協(xié)同、清污分流分級處理，以最省投資、最低運營成本、最優(yōu)的處理工藝，最終達到零排放。2.1.1發(fā)電系統(tǒng)含煤廢水重點是SS超標，降低SS值，則可重復利用。工藝路線選定以降低SS值為主的絮凝沉降脫水一體技術(shù)。煙氣脫硫系統(tǒng)只在塔內(nèi)水系統(tǒng)進行置換時，只許外排廢水，其余運行工況全部進行內(nèi)循環(huán)，廢水中NH-N3等指標超標，以及鍋爐排污水硬度超標問題，可與煤制油化工生產(chǎn)廢水一并進行協(xié)同處理，形成生產(chǎn)含鹽廢水一級處理方案。2.1.2煤制油化工廢水重點需解決高有機物（COD）、高硬度、高含鹽量、高懸浮物等問題。通過多方案的調(diào)查研究分析對比，結(jié)合中試結(jié)果，要達到回用水水質(zhì)指標，采用以除硬（除硅）軟化、膜濃縮、離子交換、氧化催化一體降解、生化處理等綜合處理工藝可以實現(xiàn)處理要求，形成生產(chǎn)廢水高COD、NH-N、硬度3處理方案。2.1.3要達到廢水零排放，需對高鹽濃水進行深度處理，從目前的工藝技術(shù)及結(jié)晶鹽的質(zhì)量標準，采用以NF分鹽+MVR蒸發(fā)+多效蒸發(fā)（硫酸鈉采用冷凍結(jié)晶+熔融結(jié)晶）為核心的分鹽技術(shù)，輔以除硬軟化、強氧化、生化處理、膜濃縮等綜合強化處理工藝，生產(chǎn)廢水高COD、NH-N、硬度處理方案，形成生產(chǎn)廢水零排3放處理方案。2.2生產(chǎn)廢水處理方案2.2.1生產(chǎn)含鹽廢水一級處理方案2.2.1.1含鹽廢水根據(jù)水質(zhì)以及處理要求，通過運行過程評估，將含鹽廢水處理裝置工藝優(yōu)化升級，工藝主流程：綜合調(diào)節(jié)+一級濃縮高密度澄清池+一級濃縮變孔隙濾池+超濾+反滲透+二級濃縮高密度澄清池+二級濃縮變孔隙濾池+離子交換軟化+脫碳器+濃水超濾+濃水反滲透等組合式處理技術(shù)。通過上述反滲透前段預處理系統(tǒng)，去除水中的懸浮物、硬度、堿度等。保護反滲透系統(tǒng)，防止反滲透膜結(jié)垢。反滲透和濃水反滲透產(chǎn)水進入回用水系統(tǒng)，濃水反滲透的濃鹽水進入蒸發(fā)單元濃縮。蒸發(fā)單元采用“機械蒸汽壓縮再循環(huán)立式降膜蒸發(fā)器技術(shù)”，產(chǎn)生的優(yōu)質(zhì)再生水，與反滲透優(yōu)質(zhì)再生水一同作為循環(huán)水系統(tǒng)和除鹽水系統(tǒng)的補水。高鹽鹵水進行蒸發(fā)結(jié)晶處理。圖1含鹽廢水處理工藝主流程||林^蟾曲也NH日瑪尹猝!B1]|.時理S/E||濯柘獨嗨|Kf度曲世始詢家1VYr『＜系統(tǒng)關(guān)鍵指標的處理措施：超濾系統(tǒng)主要去除廢水中部分COD、BOD及大部分的濁度、膠體、大顆粒物質(zhì)、細菌和病毒等，經(jīng)過超濾處理后的水質(zhì)SDIW3。離子交換軟化單元根據(jù)需要選用弱酸陽床軟化技術(shù)，離子交換樹脂采用大孔型樹脂，防止大分子有機物堵塞樹脂的微孔交換通道，確保在進水有機物含量較高時，樹脂也能保持良好的交換容量。進入濃水反滲透系統(tǒng)的水需要進一步去除水中的堿度以降低結(jié)垢風險，本系統(tǒng)在弱酸陽離子交換器出水中加硫酸調(diào)節(jié)pH，將廢水中的HCO-及CO2-轉(zhuǎn)變?yōu)镃O，然后再通過脫碳器脫除水中的堿度。3322.2.1.2生產(chǎn)廢水高COD、NH-N、硬度處理方案3含油廢水進入調(diào)節(jié)罐中進行均質(zhì)、均量后，進入渦凹氣浮池中，渦凹氣浮池自流入溶氣氣浮池中。通過兩級氣浮池去除廢水中的石油類物質(zhì)。溶氣氣浮池出水進入?yún)捬醴磻鳎‥GSB）。生產(chǎn)污水進入均質(zhì)調(diào)節(jié)罐中進行均質(zhì)、均量。有機污染物、氨氮等污染物在A-O生化池中降解去除，生化O池進行硝化液回流，去除廢水中的硝態(tài)氮。生化池出水進入二沉池，進行泥水分離。二沉池中的污泥部分回流至生化A池，用于補充生化系統(tǒng)的污泥，部分污泥排入生化污泥脫水系統(tǒng)進行處理。為了使出水硬度滿足回用標準，深度處理硬度必須嚴格控制。出水需提升至高效沉淀池，用于脫除水中的硬度，高效沉淀池出水自流至V型濾池。V型濾池出水自流入臭氧接觸池中，臭氧接觸池出水提升至BAF池，利用臭氧開環(huán)、斷鏈的作用，將難降解的物質(zhì)變?yōu)橐捉到獾男》肿游镔|(zhì)，BAF池中通過增加填料，微生物膜通過吸附、降解、截留等原理進一步去除廢水中的有機污染物、氨氮等。出水達到污水綜合排放二級或一級A標準進入生產(chǎn)廢水零排放處理裝置。圖2生產(chǎn)廢水高COD、NH-N、硬度處理工藝主流程3

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.也2.2.2生產(chǎn)廢水零排放處理方案生產(chǎn)廢水零排放處理工藝流程選用以前段膜脫鹽、后段分鹽及結(jié)晶為核心的“零排放”技術(shù)，實現(xiàn)了工業(yè)處理污水的“零排放”，并實現(xiàn)了污水中鹽分的資源化利用。NF分鹽及結(jié)晶工段：收集膜脫鹽裝置樹脂軟化后的軟化水，經(jīng)膜分鹽裝置將一價鹽和二價鹽分開，淡水側(cè)進蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，得到合格的氯化鈉；濃水側(cè)COD富集，設(shè)置有機物濃縮分離單元去除生化殘留的大部分COD后，經(jīng)高壓反滲透濃縮進硫酸鈉冷凍結(jié)晶系統(tǒng)，得到硫酸鈉結(jié)晶鹽，為提高硫酸鈉產(chǎn)量，設(shè)置冷凍納濾系統(tǒng)。處理線產(chǎn)生的產(chǎn)品水全廠統(tǒng)一收集后回用至化工園區(qū)各用戶；產(chǎn)生的生化及化學污泥經(jīng)脫水后外運安全處置；結(jié)晶產(chǎn)生的NaCl及NaSO4無機鹽外售；氯化鈉和硫酸鈉母液利用雜鹽結(jié)晶器生成雜鹽，進行無害化安全處置。圖3生產(chǎn)廢水零排放處理工藝主流程5042.2.3生產(chǎn)廢水處理過程管理通過采用節(jié)水新工藝、新技術(shù)、完善循環(huán)水系統(tǒng)、串接利用水資源、回收利用外排水、擴大非常規(guī)水資源利用等措施，降低了噸產(chǎn)品耗水，減少污水外排，取得較好的效果。在環(huán)保管控升級的大趨勢下，必須通過優(yōu)化技術(shù)及管理措施來精確管理用排水，改變傳統(tǒng)的管理模式，實現(xiàn)水處理精細化管理，提高水處理的效率，保障其安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)運營。開展過程節(jié)水診斷、水平衡測試、用水效率評估情況，同時深入推進水資源綜合利用和節(jié)水型企業(yè)建設(shè)，對標同行業(yè)先進

指標開展節(jié)水工作，狠抓水系統(tǒng)運行技術(shù)管理，提高板塊水系統(tǒng)工藝操作水平，優(yōu)化、完善各裝置崗位操作法、工藝技術(shù)規(guī)程，提煉編制廢水系統(tǒng)運行技術(shù)標準，形成規(guī)范的管理體系。3創(chuàng)新實踐效果評價在寧東能源基地已建成400萬噸/年煤炭間接液化示范項目，煤制甲醇、甲醇制烯烴、煤制烯烴等大型煤制油化工項目的應用取得了較好的效果。配套建設(shè)的高溫高壓燃煤鍋爐產(chǎn)生的廢水得以深度處理，實現(xiàn)了對循環(huán)水置換濃水100萬噸/年、煤制油化工廢水3280萬噸/年合格品質(zhì)再利用，達到了生產(chǎn)廢水零排放目標，為創(chuàng)建清潔能源生產(chǎn)企業(yè)邁出了堅實的一步。出水水質(zhì)及初級再生水水質(zhì)見下表2

4.1針對能源基地發(fā)電系統(tǒng)與煤制油化工系統(tǒng)的實際特點，通過研究兩者的水質(zhì)特性，重點在循環(huán)水濃縮置換水，脫硫廢水，化工高COD、NH-N、TDS廢水3處置等關(guān)鍵問題上，優(yōu)化了從源頭治理到總口零排放的技術(shù)路線，解決了高COD、NH-