煤制烯烃项目污水处理技术应用分析

（国家能源集团新疆化工有限公司 新疆 831404）

1.前言

煤制烯烃项目是以煤为原料，通过煤制甲醇、甲醇制烯烃、烯烃聚合工艺生成聚乙烯、聚丙烯新型煤化工产业。煤在化学加工的过程中会产生大量的工业污水，此类污水处理就成为制约项目可持续发展瓶颈。新疆某煤制烯烃项目具有配套环保设施，在充分吸收同类型装置污水处理工艺设计经验、生产运行经验基础上，结合行业的最新技术来优化设计一套技术先进的污水处理工艺，来满足当今越来越高的环保要求，实现污水“零排放”以及“节约环保”的战略目标。

2.煤制烯烃污水处理现状

(1)煤制烯烃污水来源及水质特点

煤制烯烃污水主要来源于煤气化装置污水、MTO装置污水、净化低温甲醇污水、甲醇合成装置、硫磺回收等装置及配套公用工程和辅助装置的生产、生活污水。而水煤浆气化污水中主要是总溶解性固体、氨氮、COD含量较高，其中氨氮波动较大。MTO装置污水中污染物主要包括甲醇废碱、油等物质。气化污水和MTO装置污水是生化污水处理主要来源。

(2)污水生化处理技术

污水生化处理采用“预处理+A/O+曝气生物滤池”处理工艺。由污水预处理、A/O生化处理、曝气生物滤池、污泥处理、加药、事故池、雨污水泵站等系统组成，完成有机物、COD、BOD、氨氮、氰化物、硫化物的降解。

为了操作的灵活性和装置运行的稳定性，污水生化处理按照三个系列设计，每个系列处理量为267m3/h，总设计规模为800m3/h。可在装置开工时间、运行负荷不同的工况下，灵活调整投用生化处理系列，来满足生产需要。或某个系列运行设备发生故障时，可暂停单个生化系列进行设备检修维护，同时调整其它两个系列生产负荷，确保生产连续、稳定运行。

气化污水：气化装置采用污水氨汽提工艺，降低外排灰水的氨氮含量，同时降低悬浮物SS和硬度。汽提前在污水中加入适量碱液和聚合物1进行反应，从而脱除污水中含有一定量的钙、镁离子和悬浮物，防止设备管道结垢和堵塞。反应后污水进入澄清槽分离，在底部出口灰水中加入适量的聚合物2，充分混合后送至真空带式过滤机压滤，细渣装车外运至渣场；澄清后的污水经多功效过滤系统除固后进入污水汽提塔进行提氨处理，从而降低污水中的氨氮含量，汽提后污水送至污水处理装置。

MTO装置污水：采用平流式隔油沉淀池+涡凹气浮+溶气气浮技术，能够有效去除污水的油分及悬浮物，使污水中的含油小于20mg/L，满足后续处理工艺的要求。

其余各装置生产污水和去除砂砾及大粒径漂浮物后的生活污水直接送综合污水调节罐或生化配水渠。

为增加装置的缓冲能力，在污水生产装置设置事故调节罐2座，消防应急事故水池1座，雨水监控池1座，在火炬单元设置废水缓冲池5座，合计缓冲容积为26.2万m3，极大的满足装置在停开工阶段或检修期间临时储存装置外排的废水，待装置运行稳定后再进行回炼处理，有效保障系统的长周期稳定运行。

(3)回用水装置

生化出水与脱盐水站和循环水场排污水汇合一起进入含盐污水膜处理装置，为确保出水水质达到循环水补水要求，采用“石灰软化+絮凝沉淀+V型滤池+双膜法脱盐”组合工艺进行处理。得到优质再生水I和浓盐水，其中优质再生水I作为循环水系统、气化装置煤浆制备单元、热电中心化学水装置和脱硫装置的补充水使用，大大降低公司聚烯烃产品水耗，浓盐水则送至高效膜浓缩装置进一步处理。

高效膜浓缩装置采用“高效沉淀+砂滤罐+钠阳床+弱酸阳离子交换器+双膜法脱盐+产品水精处理”组合的工艺，经过高效反渗透系统进行处理后的产品水作为优质再生水Ⅱ进行回用，主要供给循环水装置作为补充水，产生的浓盐水送蒸发结晶装置进行处理。

浓盐水蒸发结晶装置采用“均质调节+换热+除氧+蒸发+结晶+产品水精处理”的组合工艺。处理后得到优质再生水Ⅱ，可替代生产给水使用，从而实现污水零排放。

①预处理

污水膜处理装置包括预处理系统，即含盐污水调节罐、高效沉淀池、V形滤池；膜处理系统，即超滤、反渗透和污泥处理工序或单元。

高效膜浓缩装置主要由石灰软化澄清池、石英砂过滤器、钠离子交换器、弱酸阳离子交换器、脱碳塔、超滤系统、反渗透系统和后续精处理系统。

其中石灰软化澄清池集混凝、絮凝、反应、沉淀、澄清技术与污泥浓缩技术于一体，由混凝反应池、石灰反应池、纯碱反应池、絮凝反应池和高效沉淀池五个主要部分组成。

在来水先投加石灰乳液，与碳酸盐发生反应，除去形成的沉淀物，从而降低水中的总硬度，然后纯碱与水中的Ca2+、Mg2+反应生成沉淀；水中的沉淀物及胶体进一步与混凝剂反应，混凝剂在水中提供大量正电荷，通过压缩双电层原理破坏胶体稳定性，并使之从水中已有的沉淀进一步凝聚，从而达到净水的作用。

②膜处理

为保证超滤系统的安全运行，需要在原水进入超滤单元前对其进行预过滤，以去除大颗粒及纤维类物质，设计有自清洗过滤器。其中反渗透系统负责基本脱除水中的可溶性盐份、胶体、有机物及微生物，采用世界先进水平的低压复合膜。

污水经处理合格后全部回用于循环水场、化学水站等系统，减少了大量新鲜水的使用。

3.煤制烯烃污水处理一般问题及解决措施

(1)污水来水量偏大、水质超标

①生化设计处理负荷800m³/h，目前进水1000～1150m³/h；由于生化进水量大，相应的水力停留时间变短、二沉池流速变大，不利于出水悬浮物的控制，生化系统抗冲击能力下降。

目前通过实时监控、进水调配等手段进行调整，避免冲击；同时，有效降低上游来水负荷，将为外排水（生化尾水）近零排放提供条件。

②一级膜设计电导率2890us/cm，实际进水电导率4300us/cm；设计总碱度365mg/L，实际进水总碱度600mg/L。二级膜设计进水电导率9318us/cm，实际进水电导率14000us/cm（最高值20000us/cm）；设计进水碱度200mg/L，实际进水总碱度230mg/L。一级膜、二级膜系统进水水质超标，膜系统污堵、化学清洗、树脂污染再生频繁，膜元件、树脂性能衰减明显、寿命降低，制约高负荷稳定生产。

装置进一步优化各环节运行指标精细化控制；跟踪膜元件、树脂等耗材性能，优化生产运行，科学合理开展提前采购、计划性更换。

污水处理厂上游来水温度在37℃～60℃，调配后生化进水温度38℃～41℃，夏季超过生化活性污泥耐受温度（40℃）、达到超滤和反渗透最高运行温度，生化污泥、膜元件性能和寿命大幅降低。同时，产生高温优质回用水补入循环水场增加冷却负担、制约主装置生产负荷，造成优质回用水回用困难、全厂水平衡压力较大。

目前已提报污水冷却塔技改技措项目，降低夏季高温天气下污水进水温度。

(2)气化污水来水悬浮物增加生化污泥量

污水生化装置于2015年10月开始进水调试进行活性污泥培养驯化，2016年6月与气化等主工艺装置投料试车同步进入试运行阶段，处理出水水质合格，2017年1月完成性能考核测试，达到设计要求通过验收。

随着上游装置运行时间延长，气化排放灰水悬浮物浓度超过设计控制指标（＜100mg/L）；经统计，悬浮物浓度值小于350mg/L的保证率约为90%，最高达2700mg/L。

气化污水悬浮物中无机组分浓度过高，生化污泥无效组分增加，生化污泥排放量及运行能耗增加；生物处理活性污泥活性下降，污水生化处理系统抗冲击能力降低；主要因为：大量的悬浮物进入生化系统，使生化系统污泥浓度增高，污泥中无机组分占比增加，导致系统能耗、排泥量增加，活性污泥微生物活性不能较好发挥，通过被迫排泥会将污泥活性组分降低，从而影响生化处理效果及稳定性。

目前，已开展技改技措项目，在进入生化前增加气化污水沉淀降浊预处理设施。

(3)回用水使用问题

污水处理厂通过一级膜、二级膜、蒸发结晶系统将污水进行处理，产生优质再生水I、优质再生水Ⅱ供全厂回用，优质再生水I设计作为热电化学水装置补水、循环水补水使用，优质再生水Ⅱ设计作为循环水补水使用。

实际运行后，热电化学水装置由于优质再生水I残留微量物质（怀疑微量有机物、硅等）影响混床树脂交换容量、再生频繁，基本不用或很少使用优质再生水I，造成全厂水平衡困难。

目前，公司攻关组立足拓展开发优质再生水I用户，解决产用平衡问题。

4.结束语

以上是对煤制烯烃污水处理现状及存在问题，在此基础上进行了分析、总结，提炼出共性问题，对新建装置以及老装置改造都有一定的借鉴意义，展望了煤制烯烃污水处理与回用技术未来发展方向。对于不同的项目在面临同样的问题时也要从自身的设计以及综合条件来考虑整改措施，还是要本着科学、严谨的态度来解决相关问题。