煤化工污水零排放技術(shù)及相關(guān)案例介紹

目錄一、煤化工在我國的發(fā)展二、煤化工污水零排放的意義三、煤氣化污水的特點四、煤氣化污水處理技術(shù)五、煤氣化污水零排放六、零排放項目案例簡介一、煤化工在我國的發(fā)展煤化工過程是將煤炭轉(zhuǎn)換為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品，而后進一步加工成化工、能源產(chǎn)品的工業(yè)。包括焦化、煤氣化、煤液化等。在煤的各種化學(xué)加工過程中，焦化是應(yīng)用最早且至今仍然是最重要的方法。其主要目的是制取冶金用焦炭，同時副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。煤氣化在煤化工中也占有很重要的地位，用于生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣（廣泛用于機械、建材等工業(yè)），是潔凈的能源，有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護；也用于生產(chǎn)合成氣（作為合成氨、合成甲醇等的原料），是合成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料。煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油和化學(xué)產(chǎn)品。在石油短缺時，煤的液化產(chǎn)品可以替代目前的天然石油。我國的能源稟賦特點是“缺油、少氣、煤炭資源相對豐富”，而且煤炭價格相對低廉，煤化工行業(yè)在中國面臨著巨大的市場需求和發(fā)展機遇。新型煤化工產(chǎn)業(yè)將在中國能源的可持續(xù)利用中扮演重要的角色，是今后二十年的重要發(fā)展方向，這對于中國減輕燃煤造成的環(huán)境污染，降低對進口石油的依賴保障能源安全有著重大意義。新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主，如天然氣、柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它與能源、化工技術(shù)結(jié)合，可形成煤炭——能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。目前，我國的新型煤化工項目呈現(xiàn)迅速發(fā)展、遍地開花之勢，僅新疆一個省區(qū)，在建和擬建的煤制天然氣項目就達14個。據(jù)不完全統(tǒng)計全國煤制烯烴的在建及擬建產(chǎn)能達2800萬噸，煤制油達4000萬噸，煤制天然氣接近1500億立方米，煤制乙二醇超過500萬噸。這些項目全部建成之后，我國將是世界上產(chǎn)能最大的新型煤化工國家。二、煤化工污水零排放的意義2.1節(jié)約水資源新型煤化工耗水量巨大，大型煤化工項目，噸產(chǎn)品耗水在十噸以上，年用水量通常高達幾千萬立方米。煤化工的快速發(fā)展引發(fā)了區(qū)域水資源供需的失衡。我國煤炭資源主要集中在北方和西北，恰恰這些地方水資源嚴(yán)重不足。目前這些地方已出現(xiàn)了水權(quán)紛爭，這種情況如果發(fā)展下去，會影響當(dāng)?shù)毓I(yè)和農(nóng)業(yè)的正常發(fā)展，而且還會帶來很多社會問題。煤化工污水零排放，將污水最大限度回用，可節(jié)約水資源，緩解水資源嚴(yán)重短缺的困境。2.2保護生態(tài)環(huán)境，避免水體和地下水污染煤化工企業(yè)用水量大，其排放的廢水主要來源于煤煉焦、煤氣凈化及化工產(chǎn)品回收精制等過程。該類廢水水量大，水質(zhì)復(fù)雜，含有大量的有機污染物、酚、硫和氨等，并且含有大量的聯(lián)苯、吡啶吲哚和喹啉等有毒污染物，毒性大。在煤炭資源豐富的地域，往往是既缺水又無環(huán)境容量、生態(tài)脆弱的地方，如新疆伊犁地區(qū)、寧夏、內(nèi)蒙等煤化工基地，實施零排放能有效保護生態(tài)環(huán)境，避免水體和地下水污染。環(huán)和降解。（3）污水中氨氮濃度高，處理難度較大，需要選用硝化和反硝化能力均很強的處理工藝。煤氣化廢水處理技術(shù)（4）污水中含有浮油、分散油、乳化油類和溶解油類物質(zhì)，溶解油的主要組分為苯酚類的芳香族化合物。乳化油需要采用氣浮方式加以去除，溶解性的苯酚類物質(zhì)需要通過生化、吸附的方法去除。（5）含有毒性抑制物質(zhì)，污水中酚、多元酚、氨氮等毒性抑制物質(zhì)，需要通過馴化提高微生物的抗毒能力，需要選擇合適的工藝提高系統(tǒng)抗沖擊能力。（6）非正常污水排放的影響，當(dāng)工藝生產(chǎn)過程出現(xiàn)問題時，會導(dǎo)致污染物濃度高的非正常污水排放，該污水不能直接進入生化處理系統(tǒng)，需要設(shè)置事故調(diào)節(jié)等措施。（7）污水色度較高，含有一部分帶有顯色基團的物質(zhì)。由此，為確保工藝污水處理出水水質(zhì)，工藝污水選用以去除CODcr、BOD5、氨氮等為主體的生化處理工藝（主要考慮硝化和反硝化），選用以除油、脫色為主要目的的預(yù)處理工藝，選用以物化為主的后處理強化工藝。采用的工藝如下：4.3煤氣化（流化床及氣流床）廢水生化處理工藝流化床及氣流床工藝產(chǎn)生的廢水，其COD并不高，生化性較好（尤其是氣流床工藝產(chǎn)生的廢水），這些廢水主要特點是氨氮高，應(yīng)選用硝化和反硝化效果好的處理工藝。但生化處理僅去除污水中的有機污染、油、氨、酚、氰化物等，其污水中鹽并不能去除。五、煤氣化污水零排放5.1煤化工排水的分類煤化工在生產(chǎn)中的排水包括：生產(chǎn)污水、生活污水、清凈下水、初期雨水等。生產(chǎn)污水主要是氣化污水；清凈下水主要來自循環(huán)水排污以及脫鹽水站排放的濃鹽水；初期雨水主要是受污染區(qū)域的前十分鐘收集雨水。上述排水中水量較大的是清凈下水和生產(chǎn)污水，一般考慮將清凈下水與生產(chǎn)污水、生活污水、初期雨水等分開收集，即分為清凈水和污水兩大類。5.2污水的回用煤化工生產(chǎn)過程中需要大量的循環(huán)水，循環(huán)水站的規(guī)模一般很大，需要的補充水量很大。在考慮將清凈下水和污水處理的出水回用時，一般考慮回用于循環(huán)水站的補充水。污水處理站的出水雖然去除了大量的有機污染、氨、酚等物質(zhì)，但其鹽分并沒有減少。而清凈下水以及脫鹽水站的濃鹽水中的鹽分較高，一般是原水的4～5倍。故要將污水回用，就需要對污水進行脫鹽處理，否則鹽會在系統(tǒng)中循環(huán)累積。5.3中水回用工藝種類目前在我國已經(jīng)應(yīng)用的水的除鹽工藝方法有化學(xué)除鹽（即離子交換法除鹽）、膜分離技術(shù)、蒸餾法除鹽水處理以及膜法和離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝等。（1）離子交換法除鹽工藝離子交換法水處理技術(shù)已相當(dāng)成熟，適合用于水中含鹽量不高的場合，但在處理高氯高鹽高硬水、苦咸水、海水時，該技術(shù)有樹脂再生過程中需消耗大量酸、堿，其排放液又會污染環(huán)境的缺點。（2）膜除鹽工藝隨著膜研究的進展，膜分離技術(shù)已迅速發(fā)展，膜使用領(lǐng)域愈來愈廣，現(xiàn)已成為產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù)，它有操作方便，設(shè)備緊湊，工作環(huán)境安全，節(jié)約能耗和藥劑的優(yōu)點，其主體分離工藝是反滲透技術(shù)，為反滲透作預(yù)處理工藝的有超濾和精濾技術(shù)?？梢愿鶕?jù)原水不同的水質(zhì)組合成各種不同的流程。（3）膜法和離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝反滲透膜法與離子交換法聯(lián)合組成的除鹽系統(tǒng)是目前使用較為廣泛的除鹽水處理系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，反滲透作為離子交換的預(yù)脫鹽系統(tǒng)，除去原水中約95%以上的鹽分和絕大部分的其他雜質(zhì)，如膠體、有機物、細(xì)菌等；反滲透產(chǎn)水中剩余的鹽分則通過后繼的離子交換系統(tǒng)除去。5.4污水回用工藝的選擇將污水處理站的出水和清凈下水的混合水進行回用，其水量一般較大，鹽含量不高一般為1000～3000mg/L之間。若直接采用蒸餾法，需要大量的熱源浪費能源，不合適。由于污水中仍含有一定的有機污染物，若采用離子交換樹脂，會污堵樹脂，且由于回用水循環(huán)水補充水，水質(zhì)要求并不高，采用離子交換不合適；隨著膜分離技術(shù)和膜生產(chǎn)工藝的提高，膜的使用壽命在不斷提高，而且使用價格在不斷降低，膜的使用越來越普及，推薦污水回用的主體工藝中優(yōu)先采用雙膜法（超濾+反滲透），根據(jù)水質(zhì)的不同特點對污水進行預(yù)處理，以滿足雙膜的使用條件。5.5濃鹽水膜濃縮國內(nèi)外有不少公司在研究將雙膜法產(chǎn)生的濃鹽水進行膜再濃縮，使鹽含量達到6～8萬mg/L，即盡可能將污水中鹽分提高，減小后續(xù)蒸發(fā)器的規(guī)模，減少投資以及節(jié)約能源。目前國際上常用的工藝有阿奎特的HERO膜濃縮工藝、GE公司納濾膜濃縮工藝、威立雅的OPUS膜濃縮工藝、麥王公司的震動膜濃縮工藝。上述工藝在國外的鹽濃縮中均有業(yè)績。國內(nèi)也有部分公司在研究膜濃縮工藝，但目前尚未有使用的業(yè)績和工程實例。5.6蒸發(fā)將濃鹽水中的鹽分達到6～8萬mg/L后再進行蒸發(fā)，國外對廢水的蒸發(fā)工藝一般采用“降膜式機械蒸汽壓縮再循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)”，是目前世界上處理高鹽分廢水最可靠、最有效的技術(shù)解決方案。采用機械壓縮再循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)處理廢水時，蒸發(fā)廢水所需的熱能，主要由蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時釋放或交換的熱能所提供。在運行過程中，沒有潛熱的流失。運行過程中所消耗的僅是驅(qū)動蒸發(fā)器內(nèi)廢水、蒸汽、和冷凝水循環(huán)和流動的水泵、蒸汽壓縮機、和控制系統(tǒng)所消耗的電能。利用蒸汽作為熱能時，蒸發(fā)每千克水需消耗熱能554千卡。采用機械壓縮蒸發(fā)技術(shù)時，典型的能耗為處理每噸含鹽廢水需20至30度電，即蒸發(fā)每千克水僅需28千卡或更少的熱能。即單一的機械壓縮蒸發(fā)器的效率，理論上相當(dāng)于20效的多效蒸發(fā)系統(tǒng)。采用多效蒸發(fā)技術(shù)，可提高效率，但是多效蒸發(fā)增加了設(shè)備投資和操作的復(fù)雜性。蒸發(fā)器一般可將廢水中鹽含量提高至20%以上。通常被送往蒸發(fā)塘進行自然蒸發(fā)、結(jié)晶；或送至結(jié)晶器，結(jié)晶干燥成固體，外送處置。六、我公司零排放項目案例簡介伊犁新天年產(chǎn)20億立方米煤制天然氣項目中煤鄂爾多斯能源化工有限公司圖克化肥項目一期年產(chǎn)100萬噸合成氨、175萬噸尿素工程中電投伊南3×20億Nm3/a煤制天然氣項目一期20億Nm3/a工程神華煤直接液化項目零排放項目業(yè)績6.1伊犁新天年產(chǎn)20億立方米煤制天然氣項目(總承包)氣化工藝：碎煤加壓固定床氣化技術(shù)（魯奇爐）項目產(chǎn)品：年產(chǎn)20億Nm3天然氣污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：污水處理裝置：1200m3/h污水回用：①生化污水回用單元：1200m3/h②含鹽污水回用單元：1200m3/h③多效蒸發(fā)單元：300m3/h6.2中煤鄂爾多斯能源化工有限公司圖克化肥項目(總承包)氣化工藝：碎煤熔渣加壓氣化技術(shù)（BGL）項目產(chǎn)品：合成氨100萬噸/年，尿素175萬噸/年污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：污水處理裝置：360m3/h回用水處理裝置：1200m3/h濃鹽水處理裝置：200m3/h處理工藝：污水處理工藝流程6.3中電投伊南3×20億Nm3/a煤制天然氣項目一期20億Nm3/a工程（總體設(shè)計+基礎(chǔ)設(shè)計）氣化工藝：純氧氣流床氣化技術(shù)（GSP爐）項目產(chǎn)品：年產(chǎn)20億Nm3天然氣污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：污水處理裝置：280m3/h回用水處理裝置：900m3/h濃鹽水處理裝置：120m3/h處理工藝：污水處理裝置：預(yù)處理+二級生化+深度處理回用水處理裝置