李 銳，焦瑞峰，李婭蕓

(黃河水資源保護科學研究院，河南 鄭州 450004)

煤炭是我國的主導能源，我國的能源資源稟賦結(jié)構(gòu)決定了煤炭在我國一次能源消費結(jié)構(gòu)中的主體地位，在化石能源總量(約46萬億t標準煤)中，95.6%為煤炭，3.2%為石油，1.2%為天然氣，這在客觀上迫使我國必須注重煤炭資源的清潔利用。

現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)主要包括煤制烯烴、煤制天然氣、煤制乙二醇和煤制油等。將煤炭資源轉(zhuǎn)化為清潔油品和化工產(chǎn)品，不僅開拓了煤炭清潔高效利用的新途徑，也是推動供給側(cè)改革的重要舉措。隨著國內(nèi)示范項目的建設(shè)和運行，現(xiàn)代煤化工的特點也在逐漸體現(xiàn)，不僅大氣排放各項指標優(yōu)于火電，水資源的高效利用也是顯而易見的。本文以已建成運行的某煤間接液化項目A污水處理系統(tǒng)為例，介紹現(xiàn)代煤化工企業(yè)污水處理系統(tǒng)時的設(shè)計和運行情況，探討在零排放運行過程中存在的技術(shù)性問題。

1 項目概況

項目A是以煤為原料，采用低溫費托合成技術(shù)的間接液化煤制油示范項目。主要生產(chǎn)裝置包括水煤漿氣化、一氧化碳耐硫變換、低溫甲醇洗氣體凈化、低溫漿態(tài)床費托合成及油品加氫提質(zhì)等，產(chǎn)品為柴油、石腦油、液化石油氣，同時來自低溫甲醇洗的酸性氣體采用低溫SCOT工藝回收硫磺作為副產(chǎn)。

1.1 排水組成

根據(jù)清污分流原則，本項目排水由生活污水、生產(chǎn)廢水、事故水(消防污水)和雨水四部分組成。其中生活污水主要為職工宿舍、食堂、浴室、招待所、辦公樓等排污水，經(jīng)管道收集后輸送至廠區(qū)廢污水處理站。生產(chǎn)廢水主要有兩大部分：一部分為循環(huán)冷卻系統(tǒng)和脫鹽水站排水，這部分排水直接輸送至回用水處理站；另一部分為工藝廢水，先輸送至廢污水處理站處理達標后，再送到回用水處理站。場內(nèi)事故水(消防污水)依托于場內(nèi)的5座地埋式事故池(總?cè)莘e64192 m3)，當生產(chǎn)裝置發(fā)生事故時，產(chǎn)生的事故污水及消防水經(jīng)裝置圍堰或儲罐防火堤收集，經(jīng)污水管線送入事故池儲存，事故水池的水可通過池頂設(shè)置的提升泵加壓后送至廠區(qū)廢污水處理站。全廠道路設(shè)置地下雨水管網(wǎng)，初期雨水通過閥門切換進入事故水池儲存，中后期潔凈的雨水至雨水池儲存，作為全廠綠化水和澆灑道路使用。

1.2 退水處理系統(tǒng)概述

項目退水系統(tǒng)包括排水系統(tǒng)、廠區(qū)廢污水處理系統(tǒng)和廠外污水處理廠三大部分。

1.2.1 廠區(qū)廢污水處理系統(tǒng)

項目廠區(qū)廢污水處理系統(tǒng)由廢污水處理站和回用水處理站組成。

(1)廢污水處理站

廢污水處理站包括低濃度污水和生產(chǎn)廢水兩個處理系統(tǒng)，其出水送至回用水處理站作進一步處理。

低濃度污水處理系統(tǒng)主要處理生活污水、低溫甲醇洗污水及含油污水，設(shè)計規(guī)模為80 m3/h，處理工藝為A/B工藝，即生物吸附氧化法(Adsorption Biodegradation)，其中A段為生物吸附段，B段為生物氧化段。

生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)：主要處理氣化污水、費托合成高濃度污水、含堿污水、含硫污水、廢堿液、催化劑污水等工藝廢水，設(shè)計規(guī)模為740 m3/h，預處理采用OAAO工藝，深度處理采用MBR工藝。

(2)回用水處理站

回用水處理站的來水主要包括循環(huán)水系統(tǒng)排污水、脫鹽水站排污水、空分裝置排水以及低濃度污水處理系統(tǒng)、生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)處理達標后的排水四部分，設(shè)計規(guī)模為1370 m3/h。處理工藝和流程為：來水經(jīng)澄清+過濾(V型濾池)+超濾+反滲透處理后清水至回用水池供生產(chǎn)，一段濃水經(jīng)澄清+過濾(機械過濾)+濃水超濾+濃水反滲透處理后清水至回用水池供生產(chǎn)，二段濃鹽水經(jīng)一級生化+梯度復合臭氧催化高級氧化+接觸氧化+二級生化處理后至廠外污水處理廠。

1.2.2 廠外廢污水處理系統(tǒng)

廠外污水處理系統(tǒng)設(shè)置于本項目廠區(qū)以外，處理規(guī)模為175 m3/h，年運行時間≥8300 h，正常水質(zhì)含鹽量為13000 mg/L，最差水質(zhì)含鹽量為16000 mg/L。工藝流程主要由膜濃縮系統(tǒng)、蒸發(fā)結(jié)晶單元兩部分組成。其出水水質(zhì)指標優(yōu)于《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》(GB 50335-2002)再生水用作冷卻用水的水質(zhì)控制指標中循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水的要求。

膜濃縮段運行時，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)檢修狀態(tài)，回用水水量不低于其實際進水量的60%；膜濃縮、蒸發(fā)器運行時，結(jié)晶系統(tǒng)檢修狀態(tài)，回用水水量不低于其實際進水量的80%；膜濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)器運行時，回用水量不低于其實際進水量的90%。

2 污水處理效果分析

項目低濃度污水處理系統(tǒng)負荷約為62%，生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)負荷約為70%，出水的主要指標為：CODcr≤30 mg/L、SS≤30 mg/L、NH3-N≤5 mg/L、總氮≤20 mg/L、石油類≤0.1 mg/L，除出水COD指標偶有超標外，其它出水指標正常。

回用水處理站負荷在60%左右，運行穩(wěn)定，出水的主要指標為：pH6～pH9，CODcr≤20 mg/L，濁度≤2NTU，F(xiàn)e≤0.2 mg/L，NH3-N≤2 mg/L，溶解性固體≤400 mg/L，石油類≤1 mg/L，硅酸(以SiO2計)≤35 mg/L，其它處理出水水質(zhì)指標優(yōu)于《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》(GB 50335-2002)再生水用作冷卻用水的水質(zhì)控制指標中循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水的要求。

廠外污水處理系統(tǒng)負荷平均在80%以上，處理效果穩(wěn)定，可滿足煤制油循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補水的要求?；赜盟|(zhì)見表1。

表1 廠外污水處理系統(tǒng)回用水質(zhì) 單位：mg/L，pH除外

3 存在問題及水資源保護措施

3.1 存在問題及處理

3.1.1 弱酸陽床轉(zhuǎn)型工況

廠外污水處理系統(tǒng)弱酸陽床設(shè)備共3套，2用1備，采用手動運行。進水設(shè)管道混合器投加硫酸，控制進水pH為中性，確保陽床在中性運行。2017年5月，由于弱酸陽床再生轉(zhuǎn)型不及時，導致其出水硬度超標，加強對再生管理后，再未出現(xiàn)超標。

3.1.2 反滲透系統(tǒng)運行事故工況

廠外污水處理系統(tǒng)反滲透設(shè)備包括：一級反滲透2套、二級反滲透1套和濃水反滲透1套，均根據(jù)系統(tǒng)液位啟停自動運行。反滲透設(shè)備每產(chǎn)水8 h進行裝置的產(chǎn)水沖洗。2018年1月一級反滲透A套能量回收裝置故障，導致一級反滲透A套無法運行，于是通過臨時管線將中間水池約20 m3/h送至濃水箱(容積200 m3)，保證系統(tǒng)處理量達90 m3/h～100 m3/h，2018年3月能量回收裝置到廠并立即回裝，投用一級反滲透A套，系統(tǒng)處理量回升至130 m3/h～140 m3/h。

3.2 水資源節(jié)約與保護

3.2.1 供退水工程水資源保護措施

為維持供、退水管網(wǎng)的正常運行，保證安全供水，防止管網(wǎng)滲漏，必須做好以下日常的管網(wǎng)養(yǎng)護管理工作：

(1)嚴格控制跑、冒、滴、漏損失，建立技術(shù)檔案，做好檢漏和修漏、水管清垢和腐蝕預防、管網(wǎng)事故搶修。

(2)防止供、退水管道的破壞，必須熟悉管線情況、各項設(shè)備的安裝部位和性能、接管的具體位置。

(3)加強供、退水管網(wǎng)檢修工作，一般每半年管網(wǎng)全面檢查一次。

3.2.2 規(guī)范建設(shè)渣場滲濾液處理回收工程

建議項目渣場針對不同成分灰渣劃分不同區(qū)域，分區(qū)堆放。對于渣場濾液收集池堆積大量滲濾液的情況，建議規(guī)范建設(shè)灰渣滲濾液回收管道，通過回收管道將滲濾液輸送至廠區(qū)污水處理廠處理達標后回用，避免滲濾貯存風險，并且在回收管線沿線設(shè)置警示標志，防止管線因外力因素遭到破壞。

3.2.3 妥善處理廠外污水處理系統(tǒng)雜鹽

目前廠外污水處理系統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)生的雜鹽由于無銷售途徑在廠區(qū)暫存。據(jù)了解，目前該項目的蒸發(fā)結(jié)晶分鹽中試實驗已經(jīng)取得階段性成功，建議分鹽裝置盡快按相關(guān)要求建設(shè)、驗收，防治雜鹽堆放污染環(huán)境。

3.3 風險防控

目前項目已按相關(guān)部門要求編制了較為完善的應(yīng)急預案，并到環(huán)保部門備案。除此之外廠區(qū)西南角設(shè)置有總?cè)莘e為6.4萬m3的5座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地埋式緩沖池(事故池)，混凝土抗?jié)B等級不低于P8。假設(shè)處理能力最大的中水回用系統(tǒng)發(fā)生故障，廠區(qū)事故緩沖池至少可暫存兩天事故排水量，滿足項目需求。廠外污水處理系統(tǒng)單獨設(shè)置占地面積約460.28畝的緩沖池，分為緩沖池A、緩沖池B、緩沖池C三個功能區(qū)：緩沖池A用于儲存污水廠不合格來水或者污水廠停運期間的事故水，有效容積約10萬m3；緩沖池B用于儲存蒸發(fā)裝置檢修期間反滲透裝置濃鹽水，有效容積約3萬m3；緩沖池C用于儲存結(jié)晶裝置檢修期間蒸發(fā)裝置濃縮液，設(shè)計進水量10 m3/h，有效容積約3.5萬m3。各緩沖池擋水壩及分格壩壩體采用土質(zhì)壩，緩沖池采用雙層HDPE防滲膜，池底由上到下的防滲結(jié)構(gòu)為：泥土平整壓實、3∶7灰土層、GCL輔助防滲層、HDPE防滲膜(糙面)、土工復合排水網(wǎng)、HDPE防滲膜(光面)、土工布、C20素砼，HDPE防滲膜水氣滲透試驗數(shù)據(jù)在0.5×10-10cm/s～0.5×10-13cm/s之間。

4 結(jié)語

我國當前煤化工廢水零排放工作還有著大量難題，拋開投資、運行成本高等廣泛的情況，還存在非正常工況下水質(zhì)波動大、雜鹽或結(jié)晶鹽無處置途徑等問題。從水資源的角度來看，煤化工企業(yè)應(yīng)重視水資源在供和用前端階段的循環(huán)和節(jié)約利用，進而降低末端水處理的壓力，可以達到控制水的利用和處理成本的目的。同時，水資源管理及環(huán)保部門也應(yīng)該加強指導，從實際情況出發(fā)，控制項目實施的標準，積極促進廢水處理技術(shù)的發(fā)展和推廣。