污水处理技术工艺

煤制烯烃废水处理与废水回用技术解析

发布日期:2019-03-20 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

煤化工新产业通过多种化学加工技术将煤炭转化为清洁能源和化工产品,为我国油气资源的补充和部分替代开辟了新的方向。然而,煤化工废水排放量大,废水中含有多种难降解的有毒有害物质,大部分工业位于水资源稀缺、生态环境脆弱的地区,存在煤炭水资源分布不均等严重问题。它严重制约了该行业的可持续发展。为了满足国家对煤化工废水“零排放”的要求,寻求高效、稳定的废水处理技术,提高废水的回用率,实现废水的资源化利用,已成为煤化工新产业发展的必然要求。

煤烯烃工程是以煤为原料,通过气化煤、净化气体、净化气体等方法合成甲醇,将甲醇制成烯烃(mto)的新型煤化工之一,然后通过mto装置生产聚乙烯和聚丙烯[1]……目前,中国已经实现了大型煤烯烃项目的产业化[2]。水处理过程不完善,成为制约其可持续发展的瓶颈。因此,本文探讨了目前煤烯烃废水处理中存在的问题和解决办法。

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煤烯烃综合废水的来源及水质特征

从煤到烯烃的有机废水主要来自煤气化厂废水、MTO厂废水、低温甲醇废水的净化和厂区的生活污水(见表1)。由于气化装置的不同,煤气化装置产生的废水质量差异很大。煤气化废水成分复杂。ρ(COD)通常为3500×5000 mg/L,含酚。烷烃和杂环类化合物等难降解有机物,但煤泥水气化废水和煤气化废水的水质组成相对简单,但总可溶性固形物(TDS)含量较高[3]。三种煤气化废水的共同特点是氨氮浓度较高,含有石油、固体悬浮物和氰化物等污染物,是处理煤碳烯烃废水的重点和难点。MTO装置废水中的污染物主要为甲醇,MTO装置废水中的主要污染物为甲醇。废碱、废油等物质、ρ(TDS)高达10万mg/L,但低温甲醇废水和生活污水的净化较少,ρ(BOD 5)/ρ(COD)比值一般为0.35×0.4,可生化性较好[4],与其他废水混合。有利于提高加工系统的生化性能。

表1煤与烯烃有机废水的来源和水质特征

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生化处理后会产生部分含盐废水。含盐废水中有机物浓度相对较低,但悬浮物(SS)和总可溶性固体物(TDS)浓度较高(见表2),往往导致膜装置结垢和设备腐蚀。限制煤化工废水的回用和资源化利用是关键。

煤烯烃卤化废水的来源和水质特性

煤制烯烃废水综合治理现状

煤制烯烃废水处理主要分为两大系统:一是有机废水处理系统,主要采用“预处理生化处理深度处理”三级工艺,以达到达标排放废水;二是回用处理系统,对于含盐废水的处理,一般采用膜分离技术实现废水的高效回用,从而减少了环境污染和水资源损失。

2.1有机废水处理技术

2.1.1 预处理技术

煤烯烃气化废水中的油和酚类化合物含量较低,预处理通常采用简单的物化方法,如油分离、沉淀、气浮等,以提高废水的可生化性,降低生化处理系统的负荷。例如,采用“溶气气浮+调节池+接触氧化+空化气浮”的预处理工艺,可使出水ρ降低80%左右[5],处理效果较理想。一些含油废水一般采用“平流油分离+空化气浮+溶气气浮”工艺,ρ由12 0 mg/L降至2 0 mg/L[6]。

2.1.2生化处理技术

生化处理工艺是煤制烯烃废水处理的主要环节。目前,煤烯烃废水的生化处理工艺主要有A-≈-O工艺、S-SBR工艺和C-STR工艺。表3列出了各种工艺在煤制烯烃废水处理中的实际应用和优缺点。

处理工艺应用项目水/(m3·h-1)处理效率COD去除率/%NH3-N去除率/%优势与劣势ADO神华包头烯烃项目8009596脱碳效率与硝化反硝化效率高全氮去除限制SBR中煤榆林烯烃项目70095、96.798X99高冲击负荷、运行稳定性强脱氮不完全、污泥易丢失CSTR沈阳宁煤烯烃项目12008785结构简单,基建费用低,脱硝不完整,脱碳、除氮效率低

A / O工艺基于“生化+反硝化”,具有同时脱碳和脱氮的优点。这是煤 - 烯烃有机废水的生化处理的典型过程。神华煤制烯烃生化处理系统配备3套A / O系列。每个系统的处理水量约为300 m3 / h,可有效增加运行负荷。进水ρ(COD)为1 200 mg / L,ρ(氨氮为200 mg / L,出水ρ(COD)<60>(氨氮)<5 mg / l,均满足gb =“”[ 7]。

SBR工艺是一种典型的全混合反应器,具有很强的运行稳定性,在污水生化处理过程中得到了广泛的应用。中煤制烯烃工程采用德士古水煤浆工艺,ρ为6 0 0 mg/L左右,氨氮(ρ)为1 80 mg/L左右。≤去除率为95%,≤去除率为96.7%,氨氮去除率为98%,COD去除率为99%[8]。SBR工艺具有较强的抗冲击负荷能力,但该工艺存在着脱氮不完全的现象。在沉淀过程中,污泥与脱氮产生的N2一起漂浮,造成大量出水流失,从而影响出水水质。

在煤烯烃废水处理过程中,由于不完全硝化和不完全脱氮,产生了生物脱氮和脱碳问题。9]和……例如,参花宁煤烯烃工程以cstr工艺为主要的生化处理工艺,但该系统的冲击负荷阻力较差,当进水量水质波动时,水的失效常常发生[10],.虽然每个处理过程在处理煤烯烃废水中起着重要作用,但每个过程中仍有许多问题需要进一步改进和优化。

2.1.3先进处理技术

有机废水生化处理后,出水COD和NH3-N浓度分别降至100、15mg/L[11],基本符合排放标准,但根据GB50050/2007《工业循环冷却水处理设计规范》,循环水COD、NH_3-N和TDS分别为30,5和1,000mg/L。因此,生化处理的出水需要进一步的深度处理,达到回用标准。曝气生物滤池在煤对烯烃废水的深度处理中得到了广泛的应用。该方法能同时发挥悬浮固体的生物氧化和保留作用,具有水力负荷大、水力停留时间短、出水水质高的优点。然而,生化处理后,有机废水的生物降解性变差,B/C比一般小于0.3。因此,BAF工艺通常与先进的氧化工艺相结合,以提高处理效率。臭氧氧化技术由于具有还原电位高、反应条件温和、无二次污染的优点,已广泛应用于煤-烯烃废水的深度处理[12]。近年来,在传统的臭氧氧化技术的基础上,开发了非均相臭氧催化氧化技术,开发了多种新型高效的非均相臭氧催化剂,大大提高了臭氧的分解利用率。提高了臭氧氧化效率[13]。

2.2 回用处理技术

回收技术可以减少煤化工废水处理中的生产用水量和废水排放量,从而达到节水减排的双重效果,为煤化工水资源的供需矛盾和环境污染提供了途径。 。有效的解决方案。煤制烯烃废水的再利用技术主要用于处理生化处理出水或深度处理出水,处理后的回用水主要用于补充循环冷却水系统[14]。

膜分离技术是煤制烯烃废水回用技术工程中应用最广泛的工艺,包括超滤、纳滤、反渗透、正渗透和双膜法。双膜法是煤制烯烃废水回用技术的关键工艺。超滤作为反渗透的预处理过程,可以去除胶体、蛋白质、微生物等污染物,为反渗透提供良好的运行条件。反渗透膜是废水回用的核心工艺。反渗透膜具有良好的水通量、脱盐率和有机物去除率等性能。研究表明,双膜系统脱盐率高达98%,水回收率可达65%-65%。75%〔15〕。但是,反渗透膜的性能受到进水COD浓度和氨氮浓度的严格限制。当进水COD>60 mg/l时,膜材料容易堵塞,导致膜性能下降[16]。

煤烯烃废水的处理和再利用前景

煤制烯烃废水的处理虽然取得了较快的发展,但在处理过程和应用中仍存在着生化处理系统脱氮效率低、回用系统膜污染、高浓度盐水回用困难等问题。针对煤制烯烃废水处理中存在的问题,提出了相应的可行措施,为煤化工废水的回用和资源化利用提供了一种新的思路。

3.1 新型脱氮工艺

煤烯烃废水的生化处理工艺经常存在脱氮不完全、TN去除率低等问题。近年来,新的脱氮工艺可以有效地缩短脱氮过程,提高硝化速率和TN去除率。例如,"赵茜"[17]控制了(DO)0.8~1.5mg/L,采用SBNR工艺实现了煤气化废水短程硝化反硝化。氨氮转化率为95.2%,TN去除率达97%以上。Li_9Yi[18]对高浓度氨氮废水同时硝化反硝化的研究表明,在好氧反应过程中,从1.5mg/L降至0.5mg/L,TN去除率从82.6%提高到91%。另外,在低C~(3+)N条件下,新的脱氮工艺可获得较高的脱氮效率,结果表明,与传统的生物脱氮工艺相比,SND系统碳源的需求可降低22%~40%。污泥产量可降低约30%[19]。结果表明,新的反硝化工艺能有效地解决脱氮不完全导致TN去除率低的问题。

3.2 多膜集成工艺

超滤+反渗透双膜工艺是煤 - 烯烃废水再利用的典型工艺,但双膜工艺在实际应用中仍存在一定的问题。例如,超滤预处理不能除去二价盐,而二价盐在高压环境下反渗透时容易结垢,导致反渗透膜污染。因此,如何提高双膜工艺处理效率,减缓膜污染,对煤化工废水深度回用具有重要意义。采用周煜坤[20]UF+NF+RO联合工艺对煤化工废水进行深度回用研究。结果表明,反渗透系统脱盐率在95%以上,COD去除率在99%以上,出水完全满足回用要求。"熊正为"[21]用纳米过滤+反渗透+电渗析组合工艺处理铀放射性堆浸出废水,表明该组合工艺与单膜或电渗析处理相比,具有水质好、浓度高、操作稳定等优点。可以看出,在双膜工艺中引入了纳滤和电渗析,并用纳滤膜去除水中的二价盐,以减少反渗透膜的结垢。采用电渗析技术进一步浓缩反渗透浓缩水,降低了压力驱动膜分离工艺的能耗,在煤烯烃废水回用中是可行的。

3.3 分质结晶技术

通过反渗透处理后,仍有25%~35%的浓盐水,浓盐水的质量复杂,盐含量可达5000mg/L[22],得到的结晶盐络合,在浸出到环境中容易造成二次污染。以哈尔滨理工大学和双梁节能有限公司开发的热膜耦合结晶盐(TMC)技术为基础,提出了一种利用热工艺和膜法从煤和化工废水中分离结晶盐的创新技术。基于TMC的钝化膜分离(参见图2)。1)采用纳滤(NF)结合机械气相再压缩(MVR)技术,实现了NaCl与其它无机盐和有机溶液的分离,得到了工业级盐的最终产物。因此,解决了危险废物处置难的问题。目前,高浓度卤水无蒸发结晶盐分离技术,煤化工尚未颁布工业污染物排放标准。因此,必须严格控制煤化工的污染物排放,同时对煤化工的结晶盐分离技术进行研究。为制定在煤化工中分离工业盐的标准提供了依据。

4 结 论

根据煤制烯烃综合废水的特点和处理现状,提出了煤制烯烃废水生化处理和再利用处理的关键技术和存在的问题。探索了新的反硝化工艺,多膜集成技术和高浓度盐水分离结晶工业。盐技术在煤制烯烃废水处理和再利用方面的可行性,然而,中国的煤制烯烃废水处理仍处于起步阶段,如何实现废水零排放仍是一个困扰发展的问题新煤化工。

在缺乏水资源和水环境的情况下,要实现废水的资源化利用,煤化工废水处理应注重理论研究与工程应用的有机结合,多工艺、多工艺的耦合与集成,工艺路线的优化与连接。强化和创新加工技术。在我国废水零排放政策的指导下,废水的无害化、减量化和资源化利用将成为未来新型煤化工发展的必然趋势。

煤制烯烃废水处理与废水回用技术解析

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