论煤化工项目废水零排放的可行性

陈宽平

摘 要：通过增加综合水处理装置，对60万吨/年煤制甲醇项目外排浓盐水进行回收，同时对矿井水进行处理，解决化工与矿井浓盐水排放问题，实现了矿井水综合循环利用、降低化工企业生产成本，达到水资源循环利用、固体废弃物资源化，保护环境的目的。

关键词：煤化工；废水；零排放

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.099

1 煤制甲醇项目水系统情况

内蒙古中煤远兴能源化工有限公司60万吨/年煤制甲醇项目采用西北化工研究院的多元料浆煤气化技术，经变换、低温甲醇洗、甲醇合成、甲醇精馏生产甲醇产品。项目配套建设生产给水系统、消防给水系统、循环水系统、污水处理系统、回用水系统、脱盐水系统和给排水管网系统。

污水处理采用IMC法工艺，该工艺为多段SBR工艺，是近年发展起来的一种先进的预批式除磷脱氮处理法，该处理工艺集反应池、沉淀池为一体，间歇进水，间歇反应，停气、停止污泥循环时污水沉淀撇除上清液，并排出剩余污泥，成为一个周期，周而复始。在煤制甲醇工业废水处理中应用范围广、处理效果好。

回用水系统将循环水站排污水、脱盐水站排污水及污水处理站达标污水组成的综合废水进行处理并达到循环水补水水质标准，出水进入回用水池，经回用水泵提升送往循环水站作为循环水的补充水，使污水得以重新利用，节约水资源。

系统采用机械加速澄清池+多介质过滤器+碟片过滤器+程控超滤装置+反渗透处理工艺，其中程控超滤前采用100微米碟片式过滤装置处理。超滤膜组件选用英国倍能（BenonX）生产的中空纤维膜。

2 公司综合水处理装置情况

综合水处理工程共分两期建设，一期设计进水规模：29000m3/d，其中矿井水24000 m3/d，化工高盐水5000 m3/d。二期是蒸发结晶、分盐装置，用于处理减量化装置浓缩后的浓盐水，通过预处理、提浓、蒸发结晶分盐处理后，产水达到循环水补充水水质后回用，分出无水硫酸钠、氯化钠结晶盐，二期设计进水规模为4800 m3/d。本项目产品为产品水、无水硫酸钠、氯化钠。

产品水：27576 m3/d，其中减量化装置产水规模：23352m3/d，蒸发结晶、分盐装置产水规模：4224m3/d。

产品盐：无水硫酸钠280.8t/d，氯化钠产量为19.44 t/d。

本项目进水为纳林河二号矿井水和化工高盐水，通过石灰纯碱+离子交换器软化、高密度澄清池澄清、高强度膜过滤、二级特种反渗透脱盐进行减量化处理后，产品水回用。浓水经双碱法软化+高密度澄清池+高强度膜过滤+臭氧催化氧化+活性炭吸附+树脂床软化等一些列预处理手段净化、经并联的ED和MVR降膜蒸发器提浓、通过四效逆流蒸发+冷冻析硝+盐结晶+剩余母液喷雾干燥，分出无水硫酸钠、氯化钠、杂盐，产水全部回用。

该工艺具有以下特点：

（1）通过石灰、纯碱+离子交换双级软化，保证软化效果，能有效降低出水硬度，大大降低后续膜处理的结垢风险。

（2）采用高密池+高强度膜的澄清、过滤工艺，代替了常规澄清+滤池+超滤的工艺，工艺流程缩短，处理效率提高、减小占地面积和投资、而且高强度膜过滤精度高、出水浊度低，便于反洗维护。

（3）采用二级脱盐，将TDS的浓缩分段实现，中压GTR3膜到30000mg/L以上、高压GTR4膜到60000mg/L以上，有利于平衡膜效率和降低能耗；一级、二级特种脱盐组合膜工艺实现回收率>80%，使进入后续蒸发结晶装置的浓水量降低，既保证了膜单元不会因为过高浓缩，而影响安全稳定运行，同时也兼顾了工程总投资和运行费。

（4）采用特种GTR系列膜，该膜比标准抗污染膜流道宽，更耐污堵；GTR膜片更牢固，已在COD高达数百ppm的高污染钢铁高盐水零排放中试和煤化工高盐水零排放实际项目上等得到验证，可保证在高污染、高浓缩倍率下的稳定运行，降低清洗频率，延长膜的高性能；

（5）采用双碱法软化+高密度澄清池+高强度膜过滤+臭氧催化氧化+活性炭吸附+树脂床软化预处理工艺对蒸发结晶进水（TDS：45000～60000mg/L浓盐水）进行处理，完善的预处理工艺能有效去除硬度、COD等影响蒸发结晶运行和结晶盐品质的因素，保证后系统稳定运行。

（6）采用并联的ED和MVR降膜蒸发器进行提浓，一方面保证后续结晶的母液浓度，减少蒸发结晶的进水量；另一方面通过两种不同工艺互补，降低综合能耗，同时能根据进水水量、产品盐的市场情况，选择合适的浓缩段运行，操作灵活性大。

（7）通过四效逆流蒸发工艺，能有效的合理利用热能，降低蒸发系统的蒸汽和冷却水消耗，降低系统能耗。

（8）通过冷冻析硝+盐结晶工艺，不仅能有效降低氯化钠中的硫酸钠含量，保证氯化钠品质，而且能提高无水硫酸钠的收率，减少杂盐的量。

（9）杂盐喷雾干燥可以将剩余母液完全干化，实现废水“零排放”。

3 综合水装置投用后的效果

综合水一期项目于2015年11月产出合格产品水，满足工业用水标准。

水二期于2017年4月产出合格结晶盐，硫酸钠符合GB/T 6009-2014《工业无水硫酸钠》Ⅰ類一等品标准，氯化钠符合GB/T 5462-2015《工业盐》精制工业盐一级品标准。