地埋式一體化污水處理設(shè)備實時更新當(dāng)前國內(nèi)煤制烯烴項目通常是以煤為原料先生產(chǎn)甲醇,再將甲醇轉(zhuǎn)化為烯烴,進一步生產(chǎn)聚乙烯、聚丙烯等最終產(chǎn)品。煤制烯烴項目主要裝置包括空分、氣化、凈化、硫回收、甲醇合成、甲醇制烯烴(MTO)、烯烴分離、烯烴轉(zhuǎn)化、烯烴聚合以及配套的公用工程系統(tǒng)
地埋式一體化污水處理設(shè)備實時更新資源緊張和缺乏納污水體、排污受限的問題,因此很多項目都在實施廢水方案,以破解當(dāng)?shù)厮Y源和水環(huán)境承載力對企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的限制。煤制烯烴項目產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜、污染物種類多、濃度高,加上國家環(huán)保部門對煤化工企業(yè)環(huán)保標準要求高于石油化工企業(yè),促使煤制烯烴項目在
)加強對各股來水水溫的監(jiān)控,實時掌握進水溫變化趨勢,在綜合調(diào)節(jié)罐(池)進行合理勾兌,保證生化系統(tǒng)進水溫度不超標;
(2)優(yōu)化上游裝置工藝控制,加強對主裝置換熱器的清理及改造,通過增加備用換熱器逐步降低排水溫度;
(3)設(shè)置污水裝置換熱器,利用循環(huán)冷卻水進行降溫,但要考慮因污水懸浮物過高而堵塞管道的問題,需要有備用設(shè)備并能及時檢修清理;
(4)在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置臨時緩存降溫池,一旦來水溫度超標,根據(jù)影響程度將部分高溫污水切換至臨時緩存降溫池,降溫后再處理;
(5)增加小型污水冷卻塔。該措施投資小,見效快,在很多項目上都有應(yīng)用。該措施會涉及到VOC排放的問題。隨著環(huán)保要求的日益提高,該方法需要充分考慮環(huán)境影響因素,如果能保證冷卻塔排放的VOC可控(譬如通過“吹脫—冷凝"的方式將污水中的易揮發(fā)有機物收集回收預(yù)處理,再進入小型冷卻塔),也是可以考慮的。
3、氣化污水硅質(zhì)量濃度高
3.1 污水硅質(zhì)量濃度高的原因
煤氣化裝置利用煤進行氣化反應(yīng),煤炭氣化燃燒后的粗煤氣通過水激冷降溫和水洗除塵,洗滌后的黑水經(jīng)過閃蒸、沉降,將水和渣分離,大部分水循環(huán)利用,少量需要排放至下游的污水處理系統(tǒng)。由于煤中的很多物質(zhì)會溶解到水中,特別是有些煤種中硅質(zhì)量濃度很高,由此導(dǎo)致渣水循環(huán)系統(tǒng)中因硅離子富集造成排放的氣化污水中硅質(zhì)量濃度很高。以某項目為例,該項目污水場含鹽廢水膜處理單元、高效膜濃縮單元自運行以來,反滲透膜組頻繁污堵、結(jié)垢現(xiàn)象較為嚴重,化學(xué)清洗頻繁。反滲透膜組標準化脫鹽率、產(chǎn)水率嚴重下降,在線清洗已無法恢復(fù)膜組原有性能。檢測報告表明,Si、Al、Fe等污堵、結(jié)垢較為嚴重,主要污染物成分為二氧化硅。
按照基礎(chǔ)設(shè)計要求,含鹽膜進水各種硅化物總和質(zhì)量濃度為45mg/L(其中膠體硅為35mg/L、活性硅10mg/L),經(jīng)過預(yù)處理最終控制反滲透進水Si質(zhì)量濃度在10mg/L,而目前實際運行的狀況是含鹽膜進水各種硅化物總和質(zhì)量濃度為48mg/L,經(jīng)過預(yù)處理后仍為48mg/L,接近設(shè)計值的5倍。反滲透按4倍濃縮設(shè)計,其反滲透濃水的總硅質(zhì)量濃度在150mg/L以上,還要進入高效膜濃縮單元進一步濃縮,高效膜的濃水硅質(zhì)量濃度將高達400mg/L以上,對膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是非常大的挑戰(zhàn)。
3.2 解決污水硅質(zhì)量濃度高的措施
目前除硅的主要方法有混凝除硅、反滲透除硅、超濾除硅、電絮凝除硅、離子交換除硅等,其中混凝除硅操作簡便、流程簡單、應(yīng)用較為廣泛。混凝除硅是利用某些金屬的氧化物或氫氧化物對硅的吸附或凝聚來達到除硅目的的一種物理化學(xué)方法。這是一種非深度除硅的方法,可分為鎂劑除硅、鋁鹽除硅、鐵鹽除硅和石灰除硅。
某項目氣化污水總硅質(zhì)量濃度高時接近1000mg/L,在氣化裝置和污水裝置內(nèi)聯(lián)合投加聚合氯化鋁鐵能有效去除硅,可將總硅質(zhì)量濃度降低至50mg/L以下,除硅效率可達95%以上,保證回用水裝置反滲透膜不產(chǎn)生硅酸鹽結(jié)垢、沉淀。該方法涉及的整個工藝簡單,單體設(shè)備運行比較成熟,而且投資少;所采用的藥劑技術(shù)成熟,市場易購,價格低廉,運行費用低;解決了現(xiàn)有混凝除硅方法總硅去除率低,廢水除硅效率較差等問題,達到了保護環(huán)境、穩(wěn)定回用水膜系統(tǒng)生產(chǎn)和提高資源利用率的多重目的。
在污水除硅方面,還是要根據(jù)具體進水硅質(zhì)量濃度選擇合適的處理方法,藥劑除硅要摸索出合適的投加濃度、停留時間和pH,發(fā)揮藥劑的作用。另外,在除硅方法的選擇上要重點考慮經(jīng)濟性,避免增加過多的水處理費用。
4、氣化污水懸浮物濃度高
4.1 污水懸浮物濃度高的原因
煤制烯烴項目污水處理場作為全廠重要的環(huán)保設(shè)施,一般都要接收全廠氣化污水、MTO污水、低濃度污水、生活污水、后期雨水及其它污水。污水綜合罐(池)設(shè)計出水懸浮物質(zhì)量濃度一般小于100mg/L。但部分項目由于氣化污水中含部分煤泥、硬度、硅等物質(zhì),導(dǎo)致輸送管線結(jié)垢嚴重,并且導(dǎo)致污水綜合罐出水懸浮物指標波動較大,經(jīng)常出現(xiàn)懸浮物質(zhì)量濃度高達400mg/L,是設(shè)計值的4倍以上。
污水綜合罐出水懸浮物增加后,大量的懸浮物進入到生化系統(tǒng),生化系統(tǒng)污泥濃度增加,活性污泥中無機組分超過50%,導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加,排泥量增加,并且不利于發(fā)揮有機污泥的活性,系統(tǒng)被迫排泥會將活性組分降低,影響生化系統(tǒng)的處理效果以及處理穩(wěn)定性。排泥量增加后導(dǎo)致污泥脫水和干燥設(shè)備負荷過高,并且產(chǎn)生的生化污泥按危廢進行處置,費用較高。
地埋式一體化污水處理設(shè)備實時更新經(jīng)了解,氣化污水懸浮物高主要有以下兩個原因:①氣化預(yù)處理系統(tǒng)結(jié)垢非常嚴重,結(jié)垢后系統(tǒng)處理量降低并影響脫氨及換熱效果,需要經(jīng)常對換熱器、脫氨塔進行清理,這就導(dǎo)致了大部分工況下要打開氣化灰水預(yù)處理系統(tǒng)的部分跨線,以保證處理水量,導(dǎo)致部分懸浮物進入到污水處理場;②由于氣化污水混凝劑、絮凝劑投加量不合適,也會導(dǎo)致澄清池出水懸浮物超標。
4.2 解決污水懸浮物濃度高的措施
(1)加強氣化污水預(yù)處理的管控,優(yōu)化操作,調(diào)整加藥量,延長結(jié)垢時間。
(2)出現(xiàn)結(jié)垢及時清理,增加備用脫氨塔和備用換熱器,方便切換檢修,不影響排放水質(zhì)。
(3)在下游增設(shè)澄清池,進行二次處理。
(4)可考慮設(shè)置兩條線互為備用的氣化污水管線,優(yōu)先考慮高壓清洗,其次考慮化學(xué)清洗措施,管線可設(shè)置法蘭連接,便于后續(xù)清洗。
5、生化系統(tǒng)碳源不足
5.1 碳源不足的原因
煤制烯烴項目氣化裝置排放的氣化污水量較大,并且氨氮質(zhì)量濃度較高,導(dǎo)致生化綜合進水的氨氮較高,但COD略顯偏低。這是一個普遍問題。例如經(jīng)過半年的統(tǒng)計,國內(nèi)3個煤制烯烴項目生化綜合進水氨氮均在150mg/L以上,但生化綜合進水的COD只有800mg/L左右,C/N比在5∶1左右,相對碳源比例較低,一方面影響活性污泥微生物的正常新陳代謝,另外會造成反硝化反應(yīng)效率降低,影響生化產(chǎn)水總氮達標
污水處理方面要充分貫徹清/污分流、污/污分治、一水多用、節(jié)約用水的原則,對不同水質(zhì)的廢水分別進行處理,限度地提高水的重復(fù)利用率及
2.1 來水溫度高的原因及影響
一般狀況下,按照污水處理場原設(shè)計污水接管溫度要求,上游工藝裝置污水排放應(yīng)小于40℃,滿足生化系統(tǒng)運行溫度要求,但實際運行的很多煤制烯烴項目都存在主裝置排水(氣化污水、MTO污水)水溫較難控制的狀況,經(jīng)常高溫排水。
以新疆某煤制烯烴項目為例,MTO裝置外排凈化水和氣化裝置外排灰水兩股水的水量占比較大,占總進水量的80%以上。高溫排水使得生化系統(tǒng)溫度經(jīng)常在38~42℃,導(dǎo)致活性污泥性能下降,甚至出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險。MTO裝置外排凈化水溫度超溫的原因主要是催化劑磨損、破碎等造成沉降罐催化劑細粉不斷積聚至末端,外排凈化水帶出的催化劑細粉造成換熱器管束中形成污垢層,降低了凈化水與換熱介質(zhì)接觸面,導(dǎo)致?lián)Q熱效率下降,MTO凈化水得不到有效降溫,致使外排的凈化水溫度居高不下,達到50℃左右。氣化裝置外排灰水溫度升高的原因主要是由于氣化灰水硬度平均高達1050mg/L、堿度800mg/L,在污水預(yù)處理系統(tǒng)除氨過程中需加堿提高pH至11,極易在系統(tǒng)管道及換熱器內(nèi)結(jié)垢,進而導(dǎo)致外排氣化灰水超溫。從氣化污水預(yù)處理單元換熱器運行數(shù)據(jù)分析,冷水側(cè)進出溫度分別為58℃,62℃;熱水側(cè)進出溫度分別為108℃,98℃,可以看出,該換熱器基本已失去換熱作用,換熱器內(nèi)管束結(jié)垢嚴重。
污水生化好氧生物處理,以中溫細菌為主,其生長繁殖的宜溫度為20~37℃。溫度過高,對生化系統(tǒng)、膜系統(tǒng)的運行都有很大的負面影響,出現(xiàn)如生化污泥活性差、出水懸浮物高、微生物滋生過快、膜脫鹽率及運行壽命降低、影響循環(huán)水系統(tǒng)降溫等諸多問題。嚴重時,會導(dǎo)致微生物死亡,嚴重影響生化系統(tǒng)的處理效果。圖1為筆者調(diào)研的國內(nèi)幾個煤制烯烴項目生化綜合進水逐月溫度變化趨勢(普遍都超過40℃)。
廢水資源化率。根據(jù)煤制烯烴項目來水水質(zhì)的不同,配套的污水處理場往往會優(yōu)化、集成各種不同的組合工藝,譬如污水生化處理、含鹽污水膜處理、高效膜濃縮、濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶、廢堿液焚燒系統(tǒng)等,力爭將污水“吃干榨凈",最終實現(xiàn)污水目標。由此,促進了很多污水處理新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,對污水處理出水的標準提出了更高的要求。在實際運行中發(fā)現(xiàn),目前很多煤制烯烴項目污水處理系統(tǒng)存在不同程度的影響運行穩(wěn)定性和可靠性的問題,增加了污水處理場的運行管理難度和項目的環(huán)保風(fēng)險,亟待解決。污水生化系統(tǒng)作為煤制烯烴項目污水處理系統(tǒng)的龍頭,其運行好壞直接決定了整個污水處理場的運行效果。煤制烯烴項目污水生化系統(tǒng)常見問題及解決措施如下。