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　　1 概 述

　　中國(guó)神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司神華煤直接液化項(xiàng)目(簡(jiǎn)稱神華鄂煤直接液化項(xiàng)目)是我國(guó)也是世界上第一個(gè)煤直接液化商業(yè)性建設(shè)項(xiàng)目，生產(chǎn)油品 108 萬(wàn) t/a，該項(xiàng)目污水處理裝置2008 年投運(yùn)，按照煤直接液化項(xiàng)目環(huán)評(píng)批復(fù)，要求污水零排放，所以除雨水和清凈下水外，不對(duì)外排放污水。神華鄂煤直接液化項(xiàng)目是世界上首個(gè)煤直接液化的工業(yè)化示范裝置，煤直接液化過(guò)程中產(chǎn)生的廢水具有 COD、氨氮、硫化物濃度高及生物毒性大、色度深、難生物降解、水質(zhì)波動(dòng)大等特點(diǎn);且煤直接液化廢水的治理技術(shù)尚沒(méi)有成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒;由于項(xiàng)目周邊沒(méi)有納污水體，根據(jù)環(huán)評(píng)要求，按照“污水零排放”標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)項(xiàng)目，這也大大增加了廢水處理的難度。煤制油分公司為實(shí)現(xiàn)污水全部達(dá)標(biāo)回用，深入開(kāi)展污水處理技術(shù)和污水綜合利用研究、實(shí)踐，不斷加大污水源頭治理和污水處理工藝流程開(kāi)發(fā)，聯(lián)合高校、科研院所、設(shè)計(jì)單位、工程公司開(kāi)展科研攻關(guān)，開(kāi)發(fā)了煤直接液化污水處理成套系統(tǒng)集成技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。神華鄂煤直接液化項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)廢水回用率達(dá)到了 99.6以上，為我國(guó)煤制油化工項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展開(kāi)辟了一條新路。

　　煤直接液化項(xiàng)目產(chǎn)生的污水共分為 4 類，分別是高濃度含硫污水、低濃度含油污水(含生活污水)、催化劑廢水和含鹽廢水。高濃度含硫污水主要是煤直接液化生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含硫、酚類等有機(jī)物的廢水;低濃度含油污水主要是各裝置塔、容器等放空、沖洗排水，機(jī)泵填料函排水及廠區(qū)生活污水等;催化劑廢水是煤直接液化催化劑制備過(guò)程中產(chǎn)生的含硫酸銨的工業(yè)廢水;含鹽廢水是指循環(huán)水場(chǎng)排污水、電廠廢水等產(chǎn)生無(wú)機(jī)鹽類的工業(yè)污水。針對(duì)上述 4 種工業(yè)廢水，煤制油分公司本著“清污分流、污污分治、分質(zhì)回用”的原則，分別采用了不同的工藝及組合模式進(jìn)行處理，分質(zhì)回用，污水經(jīng)處理后達(dá)到零排放要求。

　　2 煤直接液化項(xiàng)目污水處理零排放工藝應(yīng)用

　　2.1 低濃度污水處理工藝應(yīng)用

　　低濃度污水處理工藝主要處理全廠含油污水、生活污水及煤制氫氣化污水等，要求進(jìn)水 COD 質(zhì)量濃度小于 1 000 mg/L，采用了活性污泥 A/O 處理法，包括生化隔油、渦凹?xì)飧　⑼屏鞴娘L(fēng)曝氣、二次沉淀和多介質(zhì)過(guò)濾工藝，裝置處理能力為 204 m3/h，將裝置內(nèi)含油污水和廠區(qū)以及生活區(qū)含油污水在生化系統(tǒng)處理，其出水直接進(jìn)入污水深度處理系統(tǒng)繼續(xù)處理。低濃度污水進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表 1。

　　2.2 高濃度污水處理工藝應(yīng)用

　　高濃度污水指經(jīng)汽提、脫酚裝置處理后的出水，主要包括煤液化、加氫精制、加氫裂化及硫磺回收等裝置排出的含硫、含酚污水，設(shè)計(jì)規(guī)模 100 m3/h。采用高級(jí)催化氧化 + 高效曝氣生物濾池工藝 + 臭氧氧化組合工藝處理高濃度污水，來(lái)水經(jīng)過(guò)渦凹?xì)飧?、溶氣氣浮、中和池、pH 破乳調(diào)節(jié)池、高效催化氧化單元、混凝沉淀池、多介質(zhì)過(guò)濾器、高效生物曝氣濾池(3T-BAF，分為厭氧、缺氧、好氧三段 15 級(jí)，生化停留時(shí)間達(dá) 100 h)、臭氧氧化系統(tǒng)等工段后，進(jìn)入深度處理 A/O池和 MBR 膜池，進(jìn)一步處理后，回用于循環(huán)水系統(tǒng)和全廠回用水系統(tǒng)。煤直接液化高濃度污水是煤制油項(xiàng)目特有的工藝污水，其 COD 質(zhì)量濃度最高可達(dá)到 10 000 mg/L，含雜環(huán)類芳烴、酚類等難降解的有機(jī)物且廢水有毒性。高濃度污水處理工藝各工段的進(jìn)出水指標(biāo)見(jiàn)表 2。

　　2.3 含鹽污水處理工藝應(yīng)用

　　2.3.1 含鹽污水預(yù)處理工藝

　　含鹽污水預(yù)處理工藝主要處理全廠循環(huán)水場(chǎng)排污水、除鹽水站酸堿中和廢水和深度處理脫鹽回用工藝的 RO 濃水，采用混凝沉淀、微濾和反滲透雙膜工藝進(jìn)行處理，產(chǎn)生的 RO 濃液與電廠廢水混合后，進(jìn)入含鹽廢水降膜循環(huán)蒸發(fā)工藝再處理，RO 產(chǎn)品水直接進(jìn)入深度處理精制反滲透單元，處理后回用于電廠補(bǔ)水。含鹽污水預(yù)處理工段進(jìn)出水指標(biāo)見(jiàn)表 3。

　　2.3.2 含鹽廢水和硫酸銨廢水蒸發(fā)工藝

　　含鹽廢水和硫酸銨廢水蒸發(fā)工藝主要采用 GE 公司的兩效蒸發(fā)器，第一效蒸發(fā)器主要處理含鹽廢水，第二效蒸發(fā)器主要處理煤直接液化催化劑制備單元排放的硫酸銨廢水，通過(guò)進(jìn)料罐、鹽種投加系統(tǒng)、板式換熱器、除氧器、蒸發(fā)器、旋流分離器、空冷器、減溫減壓器等設(shè)備進(jìn)行處理，其一效蒸發(fā)器的產(chǎn)品水直接回用于電廠，產(chǎn)生的濃液進(jìn)入含鹽濃水分質(zhì)結(jié)晶單元處理，最終產(chǎn)生的硫酸鈉產(chǎn)品外賣，雜鹽進(jìn)行填埋處置，產(chǎn)品水直接回用于精制反滲透單元，處理后回用于電廠;二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的產(chǎn)品水直接進(jìn)入污水汽提進(jìn)行脫氨后，回用于催化劑制備單元，產(chǎn)生的濃水直接通過(guò)硫酸銨結(jié)晶裝置，生產(chǎn)硫酸銨化肥外賣。

　　2.3.3 含鹽濃水和硫酸銨濃液結(jié)晶工藝

　　含鹽濃水分質(zhì)結(jié)晶裝置包括預(yù)處理系統(tǒng)和結(jié)晶系統(tǒng)，結(jié)晶系統(tǒng)包括硫酸鈉結(jié)晶系統(tǒng)和雜鹽結(jié)晶系統(tǒng)。分質(zhì)結(jié)晶裝置主要處理含鹽廢水蒸發(fā)器產(chǎn)生的濃縮液，其主要成分為硫酸鈉，其次為氯化鈉、多種無(wú)機(jī)鹽雜質(zhì)和有機(jī)物。按照生產(chǎn)要求，將濃鹽水進(jìn)行結(jié)晶處理，對(duì)固體雜鹽進(jìn)行資源化利用，實(shí)現(xiàn)含鹽廢水的零排放。實(shí)際運(yùn)行中，一效蒸發(fā)器系統(tǒng)排出的濃鹽水水量 15 m3/h， 濃鹽水的含鹽質(zhì)量濃度約為 120 000mg/L，此時(shí)，濃鹽水分質(zhì)結(jié)晶零排放裝置回收的總產(chǎn)品水量約 13.6 m3/h，系統(tǒng)總的水回收率約為 91 。分質(zhì)結(jié)晶裝置的設(shè)計(jì)規(guī)模為 15 m3/h，產(chǎn)出硫酸鈉結(jié)晶鹽 0.7 t/h~1.4 t/h，雜鹽 1.1 t/h~1.4 t/h，濾餅約0.31 t/h，回收產(chǎn)品水 13.6 t/h，蒸汽凝液 13.2 t/h。

　　硫酸銨廢水主要來(lái)自催化劑制備單元，主要經(jīng)污水處理場(chǎng)的零排放裝置二效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)處理，處理后的濃縮液再去硫酸銨結(jié)晶裝置進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)處理能力 12 t/h，進(jìn)水中鹽質(zhì)量濃度為 375 000 mg/L~475 000 mg/L，總懸浮固體質(zhì)量濃度為 50 000 mg/L~100 000 mg/L，脫水后的硫酸銨產(chǎn)品 70 t/d 外賣化肥廠，實(shí)現(xiàn)了硫酸銨廢水的零排放，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。硫酸銨蒸發(fā)結(jié)晶單元進(jìn)行的硫酸銨濃縮液處理采用單效蒸發(fā)工藝，主要設(shè)備有減溫減壓器、加熱器、水冷器、真空泵、旋流分離器和離心機(jī)。來(lái)自蒸發(fā)工序的濃縮液(70 ℃~90 ℃)進(jìn)入濃縮結(jié)晶室的上部閃蒸。蒸發(fā)室內(nèi)料液溫度控制在 52 ℃~65℃，經(jīng)加熱、蒸發(fā)、結(jié)晶，無(wú)機(jī)鹽全部以固態(tài)的形式析出，用給料泵將高濃度漿料送至旋流分離器，再到離心機(jī)脫水。脫水后的固態(tài)物含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為 5 ，由汽車運(yùn)至硫酸銨堆場(chǎng)，外賣給化肥廠。離心母液返回至離心母液桶，再用泵打至結(jié)晶循環(huán)泵入口，繼續(xù)蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶，無(wú)母液外排，蒸發(fā)產(chǎn)生的二次凝液直接回用于催化劑制備單元循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)了硫酸銨廢水零排放。 

　　2.4 深度處理工藝應(yīng)用

　　2.4.1 深度處理 AO 和 MBR 工段

　　深度處理 AO 和 MBR 工段接納的污水分別為生活污水和低濃度含油污水生化池出水、高濃度污水臭氧氧化出水及脫鹽回用工段的超濾反洗排水，主要工藝采用生化處理 A/O 工藝和 MBR 膜處理工藝，處理后出水經(jīng)檢測(cè)合格后，一部分至脫鹽回用工段的原水罐，另一部分至生化回用水池，回用于全廠循環(huán)水系統(tǒng);處理后出水若檢測(cè)不合格，出水則經(jīng)現(xiàn)有活性炭吸附后，進(jìn)入濾后水池，再經(jīng)泵提升至脫鹽回用工段的原水罐。

　　2.4.1 脫鹽回用工段

　　脫鹽回用工段主要接納深度處理 AO 和 MBR 工段合格產(chǎn)品水或不合格產(chǎn)品水經(jīng)過(guò)活性炭吸附后的合格水，經(jīng)超濾和反滲透處理后，產(chǎn)水有 3 個(gè)去向，一是去產(chǎn)品水罐，經(jīng)泵送至電廠替代新鮮水;二是用于全廠回用水管網(wǎng)，替代新鮮水;三是作為深度處理區(qū)域內(nèi)的用水。反滲透產(chǎn)生的濃水經(jīng)泵提升至含鹽廢水緩沖罐再處理。

　　2.4.2 產(chǎn)品水精制工段

　　產(chǎn)品水精制工段為另一獨(dú)立工序，主要接納含鹽廢水預(yù)處理 RO 產(chǎn)品水、含鹽廢水一效蒸發(fā)器產(chǎn)品水、汽提后的硫酸銨蒸發(fā)器產(chǎn)品水、鍋爐排污水及經(jīng)多介質(zhì)過(guò)濾器處理的超濾反洗排水，經(jīng)過(guò)超濾、反滲透處理后，產(chǎn)品水直接回收至產(chǎn)品水罐，經(jīng)泵送至電廠回用替代新鮮水，反滲透濃水經(jīng)泵提升至生化回用水池補(bǔ)充循環(huán)水系統(tǒng)回用。深度處理各工段進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表 4。

　　3 煤直接液化污水處理其他系統(tǒng)

　　3.1 污泥處理系統(tǒng)

　　煤直接液化項(xiàng)目污水處理裝置系統(tǒng)內(nèi)的污泥主要來(lái)源于隔油池排泥、氣浮排泥、活性污泥、油泥浮渣等，首先將污泥收集在剩余污泥池和油泥浮渣池內(nèi)，通過(guò)污泥泵排至三泥脫水罐(共 6 組)，進(jìn)行重力沉降，沉降后的污泥再通過(guò)污泥輸送泵，打入離心脫水機(jī)進(jìn)行脫水，脫水后污泥的含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到80 左右。脫水后的污泥回收至濕污泥料倉(cāng)，通過(guò)螺桿泵輸送至污泥干化系統(tǒng)進(jìn)一步脫水，其干污泥的含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以達(dá)到 10 左右，干污泥直接送自備電廠燃煤鍋爐摻燒處置。

　　3.2 惡臭氣體治理系統(tǒng)

　　惡臭氣體治理單元主要收集污水場(chǎng)內(nèi)含油污水隔油池、生活污水緩沖池、氣化廢水氣浮系統(tǒng)、高低濃度渦凹?xì)飧?、三泥脫水罐、生化系統(tǒng) A/O 池及高濃度高效曝氣濾池等排放的惡臭氣體。這些氣體經(jīng)氣體收集系統(tǒng)收集，首先進(jìn)入生物除臭裝置預(yù)處理段進(jìn)行隔油、溫度調(diào)節(jié)、除塵及增濕，然后進(jìn)入生物除臭主體設(shè)備，廢氣中的污染物與生物除臭裝置的生物填料中的微生物接觸，被微生物捕獲降解、氧化，使污染物分解為無(wú)害的 CO2 和 H2O，未完全降解的、難降解的化合物經(jīng)離子氧二次氧化為無(wú)害的物質(zhì)，凈化后的廢氣由風(fēng)機(jī)抽出，直接從排氣筒排放。在廢氣濃度很低、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不足時(shí)，由循環(huán)泵提升循環(huán)箱中的營(yíng)養(yǎng)液到生物填料床頂部，均勻的噴淋在生物填料上，為微生物提供營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)微生物生長(zhǎng)繁殖。生物凈化成套裝置采用經(jīng)特別篩選過(guò)的生物濾料，并將篩選的微生物菌種固定在生物濾料上，生物濾料由耐腐蝕塑料格柵板承托，實(shí)現(xiàn)均勻布?xì)夤┭?。在生物除臭設(shè)備內(nèi)部，固定了多種生物菌種(脫硫菌、BTMB 苯系化合物降解菌)，以適應(yīng)復(fù)雜的廢氣成分。經(jīng)過(guò)惡臭氣體處理后的廢氣達(dá)標(biāo)排放。

　　3 存在的問(wèn)題與探討

　　神華鄂煤直接液化項(xiàng)目污水處理裝置已經(jīng)運(yùn)行10 a 時(shí)間，還存在一些問(wèn)題和需要改進(jìn)的地方。

　　(1)含鹽系統(tǒng)蒸發(fā)器管束的快速清洗疏通方法還需要進(jìn)一步研究探討。

　　(2)高濃度污水系統(tǒng)生物曝氣濾池內(nèi)填料的運(yùn)行使用壽命一般為 5 a，需要尋找更長(zhǎng)使用周期的填料來(lái)替代。

　　(3)由于煤直接液化催化劑廢水?dāng)y帶煤粉較多，需要研究去除煤粉的設(shè)施。

　　(4)煤氣化廢水中所含煤粉和懸浮物較高，需要考慮設(shè)置去除廢水懸浮物的設(shè)施。

　　(5)煤直接液化項(xiàng)目污水處理單元運(yùn)行成本較高，需要繼續(xù)研究探討裝置內(nèi)節(jié)能降耗、節(jié)水減排等措施，以降低污水處理運(yùn)行成本。

　　總之，通過(guò)近幾年的技術(shù)攻關(guān)和技術(shù)改造，污水零排放工藝在煤直接液化項(xiàng)目污水處理裝置中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了真正的污水零排放， 污水回用率達(dá)到了99.6 以上，為煤化工項(xiàng)目污水處理零排放起到了示 范作用。