煤化工项目废污水处理回用合理性分析

煤化工项目废污水处理回用合理性分析

赵洪光

内蒙古自治区水利水电勘测设计院有限公司  内蒙古  呼和浩特010020

［摘要］以内蒙古自治区西部地区某煤化工项目为例，根据项目各工艺装置排污水、生活废水的水量及污染物组成、浓度指标等，提出污水处理工艺及合理性分析。结果表明，项目废污水经处理达标后可全部回用，可为同类建设项目的废污水处理及实现零排放提供参考，为水资源合理配置和提高用水效率提供依据。

［关键词］煤化工项目;废污水处理;零排放

一、项目概述

我国煤炭资源丰富，国家能源政策要求能源供应实现多样化，除大力开拓国内外石油的多渠道供应以外，采用洁净煤技术生产石油替代化工产品是我国能源政策的重要组成部分，也是保证我国能源和国家安全的重要措施。根据《石化产业规划布局方案》要求，煤制甲醇、甲醇制烯烃装置的废污水应实现近零排放。

内蒙古自治区西部地区某煤制烯烃项目采用粉煤加压气化技术、等温变换、低温甲醇洗气体净化、中低压甲醇合成技术生产下游甲醇制烯烃装置需要的甲醇，来自低温甲醇洗的酸性气体采用克劳斯+尾气加氢还原+碱法脱硫技术回收硫磺。甲醇制烯烃部分以上游生产的甲醇为原料，采用甲醇高温催化脱水制烯烃工艺生产烯烃，并采用前脱丙烷工艺进行烯烃分离，分离出的乙烯采用淤浆法技术产聚乙烯，丙烯采用多区反应器技术生产聚丙烯产品。该项目为特大型煤化工项目，是集高新技术、密集资金和高端人才为一体的现代新型煤化工工程。本项目的实施有利于提高煤炭作为化工原料的综合利用效能，推动煤基新材料产业延链、补链、强链和节能降碳，引领现代煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展。

二、给排水系统

给水系统按分质、分压的原则，在厂区内设独立的生活给水系统、生产给水系统、消防给水系统等。本项目设计年产聚烯烃75万t，设计年用新水量899.34万m3/a，单位产品新水量为11.99m3/t， 符合《取水定额 煤制烯烃》（HG/T6127-2022）中煤制烯烃不大于13m3/t的要求。

废水排放遵循“清污分流”、“一水多用”、“节约用水”原则，划分为生产废水系统、生活污水系统、雨水排水系统等。生产污水、生活污水排入生化污水处理装置，处理达标后的出水进入废水回用装置处理后回用。废水回用装置出水大部分进入循环水系统重复使用，少量高浓盐水送入高效膜浓缩及分盐蒸发结晶装置进一步处理，处理后的产水回用，保证废水不外排，使得废水均在厂内得到有效处理后回用。

三、废污水处理回用

根据废污水水质的不同，采用不同的处理工艺。本项目厂区污水处理站由污水生化处理站、废水回用装置、高效膜浓缩装置、膜法分盐及蒸发结晶装置等组成。本项目生产、生活污废水经厂区污水处理站处理达标后全部回用，不外排。

1、污水生化处理

污水生化处理装置主要处理MTO装置污水、其他工艺装置（低温甲醇洗、空分等）废污水及生活污水。根据进水水质特点，全厂污水生化处理装置分为MTO汽提污水处理单元和综合污水处理单元。

（1）MTO汽提污水处理单元

MTO汽提污水处理单元设计规模为300m3/h，采用两级气浮+A/O+MBR工艺，经处理后的再生水水质满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T50050-2017）再生利用回用水水质的要求。

根据《总体设计》，MTO装置的污水量为199m3/h，处理后的再生水量为195 m3/h，再生水的产水率为97.98%，根据该企业一期项目MTO装置污水处理系统的运行统计资料，分析MTO汽提污水的产水率是合理的。

（2）综合污水处理单元

含油污水和其他污水预处理后和气化污水完全混合均质后进入生化处理单元。含油污水除含油外还夹杂一定量悬浮物质，采用隔油+气浮法；其他污水预处理（生活污水、地面冲洗污水等，该类污水属常规污染水，污染程度相对较低，特点是悬浮/漂浮物含量高）采用格栅拦截工艺。

污水生化处理装置的设计规模为600m3/h，污水生化处理装置由污水预处理、A/O 生化处理、曝气生物滤池（BAF）、污泥处理、加药装置组成。经处理后的再生水水质满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T50050-2017）再生利用回用水水质的要求。

根据《总体设计》，生化处理装置进水量为413 m3/h，处理后的出水量为358 m3/h，再生水产水率为86.68%。根据该企业一期项目污水生化处理系统的运行统计资料，产水率一般为80%～90%，分析认为污水生化处理的产水率是合理的。

2、废水回用装置

废水回用水装置根据来水性质，分为污水生化出水处理装置和含盐废水处理装置。

（1）污水生化出水处理装置

污水生化出水处理装置的进水为污水生化处理的出水，该装置设计处理规模为600 m3/h，采用“高密度沉淀池+V型滤池+ 超滤+反渗透”工艺。经处理后的再生水水质满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T50050-2017）再生利用回用水水质的要求。

根据《总体设计》，污水生化处理后的出水量为358 m

3/h，废水回用装置处理后的再生水量为270 m3/h，处理后的产水率为75.42%。根据该企业一期项目废水回用装置的运行统计资料，产水率一般为75%～80%，分析认为废水回用装置的产水率是合理的。

（2）含盐废水的处理

含盐废水处理的来水为循环冷却系统的排污水和化学水处理站的含盐废水，该装置设计处理规模为700 m3/h，采用“高密度沉淀池+V型滤池+ 超滤+反渗透”工艺。经处理后的再生水水质满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T50050-2017）再生利用回用水水质的要求。

根据《总体设计》，循环冷却系统的排污水量及化学水处理站的排污水量为584 m3/h，处理后的再生水量热季为438m3/h，处理后的产水率为热季为75.0%。根据该企业一期项目含盐废水回用装置的运行统计资料，产水率一般为75%～80%，分析认为含盐废水回用处理的产水率是合理的。

3、高效膜浓缩装置

高效膜浓缩装置的来水为废水回用装置的反渗透浓排水。

高效膜浓缩装置设计处理量为400 m3/h，采用“高密度沉淀池+臭氧催化氧化+多介质过滤器+超滤+弱酸阳床+脱碳器+反渗透”工艺。经处理后的再生水水质满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB/T50050-2017）再生利用回用水水质的要求。

根据《总体设计》及废水回用装置水量平衡，废水回用装置的反渗透浓排水量为233 m3/h，处理后的再生水量为175m3/h。处理后的产水率为75.11%，。根据已运行高效膜浓缩装置的运行统计资料，产水率一般为75%～80%，分析认为高效膜浓缩装置处理的产水率是合理的。

4、分盐蒸发结晶装置

分盐蒸发结晶装置设计规模为100 m3/h，采用纳滤分盐与蒸发结晶分盐相结合的两级分盐技术。

分盐蒸发结晶装置处理高效膜浓缩装置产生的高浓盐水。高效膜浓缩装置产生的高浓盐水经“高密度沉淀池+臭氧催化氧化+多介质过滤器+超滤+纳滤”工艺后分为纳滤产水和纳滤浓水。纳滤产水经“二级纳滤+高压反渗透+氯化钠蒸发结晶”工艺产出达标的氯化钠产品盐，并产生少量氯化钠蒸发结晶母液。纳滤浓水经“硫酸钠蒸发结晶+冷冻结晶+重结晶”工艺产出达标的硫酸钠产品盐，并产生少量硫酸钠冷冻结晶母液。氯化钠蒸发结晶母液和硫酸钠冷冻结晶母液经混盐蒸发结晶工艺后回收部分粗盐，粗盐溶解后去氯化钠蒸发结晶精制成氯化钠产品盐。混盐蒸发结晶的母液去滚筒刮刀式干燥机干化产出杂盐。高浓盐水经分盐蒸发结晶处理后，回收可资源化再利用的氯化钠与硫酸钠产品，得到的蒸发冷凝液和反渗透产水，满足优质再生水II的要求。

根据高效膜浓缩装置水量平衡，高效膜浓缩装置浓盐水量为58 m3/h，经分盐蒸发结晶处理后的再生水量为55m3/h，处理后的产水率为94.83%。根据该企业一期项目分盐蒸发结晶装置的运行统计资料，产水率一般为90%～95%，分析认为分盐蒸发结晶装置处理的产水率是合理的。

四、结论

对煤化工项目来说，废污水处理分析的重点和难点在于分析污水处理工艺的选择、装置的产水率、水质达标及回用情况。本文以内蒙古西部地区某煤化工项目为例，根据项目污水水质及各级污水处理站处理工艺，从废污水处理水量及水质达标方面分析，较全面和客观地给出了废污水处理回用的合理性结论。对同类煤化工项目的废污水处理回用及水资源管理具有一定的参考价值。