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煤化工水處理

   日期:2018-01-20     來源:圖說智能化    瀏覽:428    評論:0    
核心提示:我國能源總體狀況是“富煤、貧油、少氣”,煤炭占我國一次能源消費結(jié)構(gòu)比例達到70%左右,遠高于全球30%左右的平均水平。短期內(nèi),我國以煤炭為主的能源消費結(jié)構(gòu)難以改變,豐富的煤炭資源為我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的條件。隨著煤制油、煤制氣、煤制烯烴等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破,我國煤化工正向石油替代產(chǎn)品為主的新型煤化工轉(zhuǎn)變。
 煤化工水處理技術(shù)經(jīng)濟分析

我國能源總體狀況是“富煤、貧油、少氣”,煤炭占我國一次能源消費結(jié)構(gòu)比例達到70%左右,遠高于全球30%左右的平均水平。短期內(nèi),我國以煤炭為主的能源消費結(jié)構(gòu)難以改變,豐富的煤炭資源為我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有力的條件。隨著煤制油、煤制氣、煤制烯烴等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破,我國煤化工正向石油替代產(chǎn)品為主的新型煤化工轉(zhuǎn)變。
煤化工項目具有較大的耗水量和廢水排放量,且我國煤化工項目主要位于內(nèi)蒙古、山西、陜西、寧夏等西北水資源匱乏的地區(qū),對水處理的要求較高。根據(jù)測算,水處理投資占煤化工總投資的比例一般在3%-8%,如果按照“十二五”規(guī)劃期間新增產(chǎn)能來計算,2013-2016年新型煤化工總投資規(guī)模約7850-8300億元,其中預(yù)計煤制天然氣可形成總投資約2400-2700億元,煤制烯烴可形成總投資約2400-2550億元,煤制油可形成總投資約1800億元,煤制乙二醇可形成投資約300億元。按8300億元的總投資規(guī)模及5%的水處理投資占比測算,預(yù)計水處理占煤化工領(lǐng)域的市場份額約為425億元。
 
那么什么是水處理呢?
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水處理,簡單來說,是通過物理、化學(xué)和生物手段,調(diào)整水質(zhì),使水質(zhì)達標(biāo),以滿足生產(chǎn)和生活需要的全過程。從水處理的應(yīng)用領(lǐng)域來看,主要分為工業(yè)水處理和生活用水處理。從水處理的業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)來看,主要分為給水處理和廢污水處理及回用。
近年來,隨著我國水資源的日益緊缺和國家對于環(huán)境保護要求的日益提高,“工業(yè)水處理零排放”技術(shù)的應(yīng)用日漸廣泛。該技術(shù)的主要設(shè)計理念是將工業(yè)水處理中各個環(huán)節(jié)進行整合,在水處理的各個環(huán)節(jié)形成一個閉式循環(huán)體系,將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢污水經(jīng)過深度處理再次回用,以減少水資源的用量并最大限度的提高水資源的利用效率,達到“節(jié)水、減排”的目的。
 
工業(yè)零排放技術(shù)需要水處理企業(yè)能夠提供個性化的設(shè)計方案,技術(shù)要求較高。零排放技術(shù)能夠從根本上起到“節(jié)水、減排”的效果,是工業(yè)水處理未來的發(fā)展方向。
 
西北能源金三角的污水排放情況如何呢?
 
 
煤化工廢水處理“近零排放”技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀
目前,對化工廢水處理“近零排放”尚沒有統(tǒng)一定義,可以將化工廢水處理。“近零排放”定義為:所有離開廠區(qū)的水都是以濕氣的形式或是固化在灰或渣中,或者僅有少量的高濃鹽水排至廠外自然蒸發(fā)設(shè)施,不向地面水體排放任何形式的水。
經(jīng)過多年化工行業(yè)專家的探索和實踐,2013年鄂爾多斯神華煤制油項目、大唐多倫煤制烯烴項目均宣布打通了廢水“近零排放”全流程,實現(xiàn)了大型煤化工項目廢水“近零排放”。下面統(tǒng)計了我國目前主要煤化工項目廢水“近零排放”技術(shù)應(yīng)用情況。可以看出,對煤化工項目產(chǎn)生的廢水進行分類收集、分質(zhì)處理、分級回用已成為目前煤化工項目廢水“近零排放”的趨勢。
 
 
“近零排放”存在問題及建議
伴隨國內(nèi)外水處理技術(shù)及設(shè)備研發(fā)水平的進步,廢水“近零排放”在技術(shù)上是可行的。在實踐操作層面,由于工藝裝置不穩(wěn)定、實際操作運行經(jīng)驗匱乏等原因,達到廢水“近零排放”的目標(biāo)還存在一定困難,需要從技術(shù)、管理、經(jīng)濟及風(fēng)險層面進一步優(yōu)化。
技術(shù)層面
煤化工廢水水質(zhì)波動范圍大
在煤氣化過程中,煤質(zhì)、物料平衡、反應(yīng)溫度、壓力等的變化必然導(dǎo)致廢水水量和水質(zhì)變化,并直接影響廢水的末端治理和回用。例如,碎煤加壓氣化廢水COD波動范圍一般在3倍以上;某煤直接液化項目COD波動范圍甚至達10倍以上。
可采取的對策建議包括:
(1)增加調(diào)節(jié)池容積在調(diào)節(jié)池的停留時間不低于48h;
(2)對于碎煤加壓氣化廢水,提高酚氨回收裝置的回收率及穩(wěn)定性;
(3)建設(shè)大容積的廢水暫存池,一般不小于10~15d有機廢水存儲量;
(4)污水處理設(shè)置多個系列,多系列并聯(lián),設(shè)計互備系統(tǒng)。

氣化廢水處理難度大
碎煤加壓氣化廢水含有大量的油類、酚、氨氮以及萘、蒽、吡啶等難降解有毒有害物質(zhì),且B/C<0.3,難以生物降解,是典型的有毒、難降解有機廢水。
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可采取的對策建議包括:
(1)重視預(yù)處理。在碎煤加壓氣化廢水進入生化段之前,設(shè)置強化預(yù)處理措施,盡可能去除對生化系統(tǒng)有害的物質(zhì),為后段生化創(chuàng)造條件;強化預(yù)處理措施,避免廢水波動對生化系統(tǒng)的直接影響。
(2)采用改進的生化處理工藝。主要包括兩種類型,一種是以PACT、LAB為代表的通過投加活性炭或活性焦,利用其吸附作用為微生物的生長提供食物,加速有機物氧化分解能力;另一種是載體流動床生物膜法,通過在活性污泥池中投加特殊載體填料為微生物生長創(chuàng)造適合的環(huán)境,從而形成一定厚度的微生物膜層,提高降解效率。
(3)碎煤加壓氣化和水煤漿氣化技術(shù)相結(jié)合。將碎煤加壓氣化廢水作為水煤漿磨煤用水,但要重視制漿過程中的氣味問題、Cl-對水煤漿氣化設(shè)備的腐蝕問題及碎煤加壓氣化廢水膜濃縮技術(shù)的可靠性問題。

回用過程膜產(chǎn)生有機污染
在污水回用過程中,進水都含有一定濃度的有機物,目前有機物的膜污染是廢水“近零排放”應(yīng)用中難以回避的問題。
可采取的對策建議包括:
(1)深度處理中增加高級氧化措施。
(2)活性炭/活性焦吸附。
(3)選用耐污染的反滲透膜,如碟管式膜片膜柱。

蒸發(fā)過程結(jié)垢造成腐蝕高濃鹽水在較高的鹽濃度下容易出現(xiàn)結(jié)垢,且鹽污水呈強酸性或強堿性,溫度高,含Cl-,容易造成金屬設(shè)備及管道腐蝕。從目前三效蒸發(fā)結(jié)晶裝置的運行情況來看,第Ⅱ、Ⅲ效蒸發(fā)器結(jié)垢問題突出,二次蒸汽泡沫大,導(dǎo)致設(shè)備傳熱阻力增加,蒸發(fā)器生產(chǎn)強度降低,單位蒸汽消耗量大。
可采取的對策建議包括
(1)通過投加酸堿、晶種、阻垢劑等藥劑,創(chuàng)造防結(jié)垢腐蝕的反應(yīng)條件。
(2)在膜處理、蒸發(fā)濃縮之前,加入石灰或純堿、燒堿進行“凈化”,防止碳酸鈣和硫酸鈣結(jié)垢。
(3)有條件的地區(qū)可以建設(shè)自然蒸發(fā)設(shè)施。

自然蒸發(fā)設(shè)施尚無成功案例
目前國內(nèi)在自然蒸發(fā)設(shè)施處理高濃鹽水方面尚沒有成功案例,主要原因包括對蒸發(fā)量估算太過樂觀、對冬天結(jié)冰現(xiàn)象考慮不足、廢水的無序排入導(dǎo)致自然蒸發(fā)設(shè)施變成污水庫等。
可采取的對策建議包括:
(1)合理確定蒸發(fā)折減系數(shù)。即有效蒸發(fā)量=蒸發(fā)量×折減系數(shù)-降雨量,蒸發(fā)折減系數(shù)隨鹽水濃度的提高而減小,當(dāng)濃鹽水接近飽和及來水含油時,蒸發(fā)折減系數(shù)僅為0.1,根據(jù)經(jīng)驗,蒸發(fā)折減系數(shù)建議取值不大于0.6。
(2)科學(xué)確定自然蒸發(fā)設(shè)施面積。根據(jù)逐月蒸發(fā)、降雨數(shù)據(jù)計算有效>>在實踐操作層面,由于工藝裝置不穩(wěn)定、實際運行經(jīng)驗匱乏等原因,達到廢水“近零排放”的目標(biāo)還存在一定困難,需要從技術(shù)、管理、經(jīng)濟及風(fēng)險層面進一步優(yōu)化。蒸發(fā)面積和廢水儲存池的容積,并按最小蒸發(fā)量和最大降雨量核算。
(3)設(shè)計中要注意濃鹽水輸送過程中的腐蝕和堵塞,防止因濃鹽水具有較強的腐蝕能力,且飽和狀態(tài)易析出晶體,造成管道堵塞。
(4)分級、分格設(shè)計自然蒸發(fā)設(shè)施,根據(jù)鹽水濃度一般分為6~9級。
(5)采用輔助蒸發(fā)設(shè)施,如立體式自然蒸發(fā)設(shè)施,或使用增強霧化蒸發(fā)機。
(6)選擇合適的建設(shè)區(qū)域。干燥指數(shù)低于5的區(qū)域不宜建設(shè)蒸發(fā)塘。

 
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