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煤化工废水处理技术简介 有限公司 销售篇 目 录 二、废水来源及分类 三、煤化工废水处理常用工艺 一、煤化工简介 四、煤化工废水处理工程案例 五、GE相关业绩 煤化工简介 煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体 燃料以及化学品的过程。主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加 工和电石乙炔化工等。 新型煤化工是指以洁净能源和化学品为目标产品， 应用煤转化高 新技术，建成未来新兴煤炭能源化产业；结合煤炭资源开发和煤炭生 产建设的发展，建成若干大型产业基地或基地群。新型煤化工是煤炭工 业调整产业结构，走新型工业化道路的战略方向。 新型煤化工与传统煤化工的区别：新型煤化工通常指煤制油、煤制 甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烃、煤制乙二醇等等。传统煤化工涉及焦炭 、电石、合成氨等领域。 一、煤化工简介 一、煤化工简介 二、废水来源及分类 煤化工废水的组分随加工工艺的不同而不同，主要有煤制气废水、 煤制油废水、煤制焦废水和煤制甲醇、烯烃废水等几类。 煤制气废水：主要来自煤气发生炉的煤气洗涤、冷凝及净化等过程 ，水质极其复杂，含有大量酚类、长链烯烃类、芳香烃类、杂环类、氰 、氨氮等有毒物质，是一种典型的高浓度难生物降解的工业废水。 煤制油废水：是利用固态煤生产汽油、柴油、液化气等燃料以及化 学品的过程。煤制油过程排放的废水COD浓度、色度、乳化度均较高，难 以降解。 二、废水来源及分类 煤制焦废水：煤制焦是指将烟煤隔绝空气加热制成焦炭的过程。研 究表明焦化废水中存在15类558中有机物，主要是含量高的酚类及氨氮， 含量低但毒性大的有机污染物和无机污染物，是一种量大面广、成分复 杂、有毒、难降解的典型工业有机废水。 煤制甲醇废水：主要来源为气化废水，其特点为高氨氮、COD质量浓 度适中，是一种NH3-N含量偏高、低碳源，但可生化性良好的有机废水。 目前，国内外对煤化工废水的处理大都按“物化预处理-生化处理- 深度处理”的流程进行，这种组合工艺较单一处理工艺可做到优势互补 ，对废水的处理更为彻底。 二、废水来源及分类 煤化工废水的特点：废水排放量大;污染物浓度高，成分极其复杂， 如烷烃、烯烃、多环芳烃、杂环类有机污染物，氨氮、硫化物、氟化物 等无机污染物，稠环芳烃、长链脂肪烃等致泡的油性物质，酚、氰化物 、硫化物等高毒性物质，还含有多种致色基团，COD、BOD均较高，生化 降解难度大。同时，煤质差异，设备生产负荷变动、分离收集和处理工 艺不够合理、管理水平差异等主客观因素也导致废水处理过程中产生来 水水质波动大，脱油、脱酚、脱氨装置运行效果不稳定、处理效率低下 等一些列问题，使得煤化工废水处理难度进一步加大。 二、废水来源及分类 生活污污水 生产污产污水 冲洗及初期雨水 循环环水排污污水 1 2 3 4 煤化工厂区废水的组成： 脱盐盐水站排污污5 雨水系统统6 事故排水7 废水的主要检测指标： 二、废水来源及分类 SS：固体悬浮物，一般单位mg/L。一般指：应滤纸过滤水样， 将滤后截留物在105温度中干燥恒重后的固体质量。 COD：化学需氧量，一般单位mg/L。COD的测定原理是：用强氧 化剂（我国法定用重铬酸钾），在酸性条件下，将有机物氧化成为 CO2和H2O所消耗的氧量，称为化学需氧量。用CODCr，一般用COD表示 。COD优点：能较精确地表示污水中有机物的含量，测定时间仅需数 小时，且不受水质影响。化学需氧量越大说明水体受有机物污染越 严重。 BOD：生化需氧量，一般单位mg /L。有机污染物经微生物分解 所消耗溶解氧的量。 NH3-N：氨氮，一般单位mg/L。氨氮是指水中以游离氨（NH3） 和铵离子（NH4+）形式存在的氮。 TP：总磷，一般单位mg/L。废水中含磷化合物可分为有机磷和 无机磷两类。 三、煤化工废水处理常用工艺 煤化工废水处理工艺基本上是遵行：首先，物化预处理;其次， A/O生化处理;最后，物化深度处理。以下对各个步骤分别作简单介 绍。 1.预处理 煤化工工业废水中含有较多油脂组分，而过多油脂会影响后面 的生化处理效果，因此工业废水处理必然要先除去其中的油脂类。 去除油脂的最佳方法是隔油池与气浮法相结合，其目的是除去废水 中的油类并加以回收利用，而且还能起到相当于预曝气的作用。工 业废水的预处理主要形式还有均质调节、通过初沉除去大颗粒固体 等形式。 三、煤化工废水处理常用工艺 (1)隔油：煤化工废水中油类以轻质油为主，隔油法利用其密度 小、能浮于水面的特点进行油水分离。 (2)气浮：气浮法有加压、曝气、真空、电解等形式，对SS去除 率较高，但对COD去除效果不理想。 (3)脱酚：溶剂萃取脱酚工艺易于操作、效果稳定，并可有效回 收酚类、较为经济。 (4)脱氨:氨氮会抑制微生物的生长，使得生化处理效果欠佳， 在预处理时需脱氮以保证后续生化处理的顺利进行。目前国内外煤 化工废水脱氨的主要工艺为汽提-蒸氨法。碱性环境中，当大量蒸汽 接触废水时可将游离在废水中的氨吹脱出来，进而经过汽提完成对 氨的回收。 (5)絮凝沉淀:主要用于去除悬浮物。该法在预处理和深度处理 中都有应用，对于可生化性较差的煤制油废水，为降低后续生化处 理的有机负荷，絮凝沉淀通常用于预处理阶段，絮凝剂有磁粉个石 灰-铁盐等。 三、煤化工废水处理常用工艺 2.生化处理 经过预处理后的煤化工工业废水，我们一般采用缺氧生物法、 好氧生物法相结合的处理工艺即A/O工艺，由于煤化工工艺废水中的 含有杂环、多环类化合物，用传统好氧生物法处理过后的废水中COD 指标很难稳定达标。于是为解决以上问题，有人又提出了一些新的 好氧生物处理方法，比如PACT法、厌氧生物法、流动床生物膜法 (CBR)，曝气生物滤池BAF法等。 (1)PACT法：PACT法是通过在活性污泥曝气池中加入一定量的活 性炭粉末，利用活性炭对溶解氧、有机物等的吸附作用，可以为微 生物生长提供食物，来加快对有机物的氧化分解。活性炭则可以用 湿空气氧化的方法来再生。 (2)厌氧生物法 ：它是将上流式厌氧污泥床(UASB)工艺应用于 煤化工工业废水处理。该方法所用反应器由荷兰的G.Lettinga等在 1977年开发成功，在反应器底部设有污泥层，废水自下而上通过反 应器，大部分有机物可被微生物转化成CO2和CH4。在反应器上部， 设有三相分离器，可以使气、液、固三相分离。 三、煤化工废水处理常用工艺 (3)流动床生物膜法：CBR法其实是一种基于特殊填料的生物流 化床工艺，该工艺在同一个处理单元中将活性污泥法与生物膜法有 机结合，将特殊载体填料加入到活性污泥池中，微生物就可以附着 在悬浮填料表面生长，从而形成微生物膜层。反应池中生物浓度是 悬浮生长活性污泥处理工艺的24倍，可达到812g/L，降解效率 成倍提高。 (4)曝气生物滤池法：曝气生物滤池法(BAF)是一种新型高负荷 、浸没式、固定生物膜的反应池，该法集生物膜法、活性污泥法两 种方法各自的优点于一身，还将物理过滤和生化反应两种处理过程 集中到同一反应池中进行。采用BAF法联合处理煤化工工业废水，取 得了相当满意的效果。 三、煤化工废水处理常用工艺 优缺点对比：PACT法比较环保，但是吸附的速度比较慢，吸附 剂回收困难，比较适合处理含固体较多的工业废水处理;厌氧生物法 在反应器中进行，压降较大，对温度要求高，适合处理有机物较多 的工业废水处理;流动床生物膜法是两种方法的结合处理速度快，但 是价格昂贵，适合处理要求高的工业废水处理;曝气生物滤池法，作 为一种新方法价格高，工业废水处理效果好，但是还没有大规模的 应用。 三、煤化工废水处理常用工艺 3.深度处理 煤化工工业废水经过生化处理后，水中的COD指标、氨氮浓度等 得到极大的降低，但难降解有机物仍使废水的色度、COD等指标无法 达到排放标准。因此，经过生化处理后的工业废水仍需进一步处理 。深度废水处理方法主要包括固定化生物技术、混凝沉淀法、吸附 法和超滤、反渗透等膜处理法。 (1)固定化生物技术 这是新发展起来的技术，可选择性固定优 势菌种，同时能针对性地处理含有难降解有机物废水。 (2)混凝沉淀法 该法是在生产过程中用混凝剂比如铝盐、铁盐 、聚铁、聚铝及聚丙烯酰胺等来加强沉淀的效果，同时要调节好pH 值，使废水中悬浮物在混凝剂作用下能够加快聚集、下沉，达到固 液分离。这样可以除去废水中悬浮有机物，有效地降低废水浊度。 三、煤化工废水处理常用工艺 (3)吸附法 由于固体表面具有吸附溶质、胶质的能力，因此当 工业废水通过比表面积很大的吸附剂时，其中的污染物就可能会被 吸附到固体颗粒上。这种方法可以获得较好的效果，同时也可能有 吸附剂用量大、费用高的问题，容易产生二次污染。 (4)超滤、反渗透等膜处理法 由于水资源日益短缺，水价格也 不断上涨，工业废水循环利用势在必行，将膜技术应用到废水处理 也越来越普遍。目前，双膜技术作为国际上研发、工程化应用的热 点技术，是有效的工程预处理方法，通过超滤除去废水中的大多数 浊度、有机物，减轻对反渗透膜的污染，可延长膜的寿命，减少运 行成本。反渗透膜不但能去除工业废水中的有机物、降低COD含量， 同时还有家较好的脱盐效果。由于脱除COD、脱盐、脱色能同时在一 步完成，使其出水品质高，可直接作为生产循环用水，可实现煤化 工工业废水处理后的零排放和煤化工清洁生产。 三、煤化工废水处理常用工艺 优缺点对比：固定化生物技术，对菌种的要求高，适合处理一 些特定的难降解的废水;混凝沉淀法该技术比较成熟，应用广泛，但 是对废水的pH值要求高;吸附法效果好，但是存在吸附剂用量大、费 用高的问题的问题，适合处理含有固体颗粒较多的废水;超滤、反渗 透等膜处理法是一种新方法，对膜的要求高，优点就是处理后的水 质好，适合对处理要求高的工业废水。 三、煤化工废水处理常用工艺 4.“零排放” 经膜法浓缩后，浓盐水含盐量非常高，难以回收利用，要想实 现“零排放”，需要进一步的蒸发结晶处理。 一般可采用机械再压缩蒸发器将浓盐水进一步浓缩，蒸发器的 目的是减少废水体积，产生高质的蒸馏水，循环使用，将污水作做 大程度的浓缩。 浓缩后的高浓盐水经过结晶器或干燥器，形成固体晶体。 4.1机械蒸汽再压缩循环蒸发技术(MVR) 所谓的机械蒸汽再压缩循环蒸发技术，是根据物理学的原理，等 量的物质，从液态转变为气态的过程中，需要吸收定量的热能。当物 质再由气态转为液态时，会放出等量的热能。根据这种原理，用这种 蒸发器处理废水时，蒸发废水所需的热能，再蒸汽冷凝和冷凝水冷却 时释放热能所提供。在运作过程中，没有潜热的流失。运作过程中所 消耗的，仅是驱动蒸发器内废水、蒸汽、和冷凝水循环和流动的水泵 、蒸汽泵和控制系统所消耗的电能。为了抵抗废水对蒸发器的腐蚀， 保证设备的使用寿命蒸发器的主体和内部的换热管，通常用高级钛合 金制造。 三、煤化工废水处理常用工艺 三、煤化工废水处理常用工艺 三、煤化工废水处理常用工艺 4.2晶种法技术 如废水里含有大量盐分或 TDS，废水在蒸发器内蒸发时，水里的 TDS很容易附着在换热管的表面结垢，轻则影响换热器的效率，严量时则 会把换热管堵塞。解决蒸发器内换热管的结垢问题，是蒸发器能否用作 处理工业废水的关键。开发了 “晶种法”技术，解决了蒸发器换热管的 结垢问题，使蒸发器能成功地应用于含盐工业废水的处理，并被广泛采 用。应用“晶种法“技术的蒸发器，也称作“卤水浓缩器” (Brine Concentrator)。经卤水浓缩器处理后排放的浓缩废水，TDS含量可高达 300,000 pp，通常被送往结晶器或干燥器，结晶或干燥成固体，运送堆 填区埋放。 “晶种法”以硫酸钙为基础。废水里须有钙和硫化物的存在，浓缩 器开始运作前，如果废水里自然存在的钙和硫化物离子含量不足，可以 人工加以补充，在废水里加添硫酸钙种子，使废水里钙和硫化物离子含 量达到适当的水平。废水开始蒸发时，水里开始结晶的钙和硫酸钙离子 含量达到适当水平。废水开始蒸发时，水里开始结晶的钙和硫酸钙离子 就附着在这些种子上，并保持悬浮在水里，不会附着在换执管表面结垢 。这种现象称为“选择性结晶”。卤水浓缩器通常能持续运作长达一年 或以上，才需定期清洗保养。在一般情况下，除了在浓缩器启动时有可 能添加“晶种”外，正常运作时不需再添晶种。 三、煤化工废水处理常用工艺 三、煤化工废水处理常用工艺 用作混合盐结晶的结晶器，可用蒸汽驱动，也可用电动蒸汽压缩机 驱动，后者是能效较高的系统。 (1)待处理浓卤水被泵进结晶器。 (2)和正在循环中的卤水混合，然后进入管壳式换热器。因换热器管子注 满水，卤水在加压状态下不会沸腾并抑止管内结垢。 (3)循环中的卤水以特定角度进入结晶罐，产生涡旋，小部卤水被蒸发。 (4)水分被蒸发时，卤水内产生晶体。 (5)大部卤水被循环至加热器，小股水流被抽送至离心机或过滤器，把晶 体分离。 (6)蒸汽经过除雾器，把附有的颗粒清除。 (7)蒸汽经压缩机加压，压缩蒸汽在加热器的换热管外壳上冷凝成蒸馏水 ，同时释放潜热把管内的卤水加热。 (8)蒸馏水收集后，供厂内需要高质蒸馏水的工艺流程使用，在某些条件 下，结晶器产生的晶体，是很高商业价值的化工产品。 4.3结晶器构造及工艺流程 三、煤化工废水处理常用工艺 三、煤化工废水处理常用工艺 三、煤化工废水处理常用工艺 5.煤化工工业废水处理工艺选择 传统的生物氧化法处理废水，其出水中含有少量的难降解有机 化合物，使COD含量偏高，无法达到排放标准;而吸附法能有效降低 COD含量，但存在吸附剂再生及二次污染问题;缺氧/好氧法与BAF法 联合处理煤化工工业废水可取得理想的处理效果，使运行管理成本 相对较低，因此该工艺是煤化工工业废水处理的主要工艺。混凝沉 淀法与超滤、反渗透双膜处理技术相结合则可实现深度处理，达到 回收利用的目的。 6.结 论 根据我国的能源结构，缺油、少气、多煤的现状，以后将大力 发展煤化工来替代石油化工，煤化工作为一个耗能、耗水大户，其 产生的工业废水处理不容忽视，只有选择合适的工业废水处理工艺 才能实现煤的综合利用，实现节能减排的目标，煤化工工业废水循 环利用，促进煤化工和生态环境的持续发展。 四、煤化工废水处理工程案例 项目名称：云天化集团呼伦贝尔金新化工有限公司煤化工水系统整体 解决方案 项目简介：呼伦贝尔金新化工有限公司是云天化集团下属分公司。该 项目位于呼伦贝尔大草原深处，当地政府要求此类化工项目的环保设 施均需达到“零排放”的水准。同时此项目是亚洲首个采用BGL炉 (British Gas-Lurgi 英国燃气-鲁奇炉)煤制气生产合成氨、尿素的项 目，生产过程中产生的废水成分复杂、污染程度高、处理难度大。此 项目也成为国内煤化工领域水系统整体解决方案的典范。 四、煤化工废水处理工程案例 项目规模： 煤气水：80m/h 污水：100m/h 回用水：500m/h 除盐水：540m/h 冷凝液：100m/h 主要工艺： 煤气水：除油+水解酸化+SBR+混凝沉淀+BAF+机械搅拌澄清池+砂滤 污水：气浮+A/O除盐水：原水换热+UF+RO+混床 冷凝水：换热+除铁过滤器+混床回用水：澄清器+多介质过滤+超滤+一 级反渗透+浓水反渗透 四、煤化工废水处理工程案例 四、煤化工废水处理工程案例 项目名称：陕煤化集团蒲城清洁能源化工有限责任公司水处理装置EPC 项目 项目简介：该项目位于陕西省渭南市蒲城县，采用的是德士古气化炉 和大连化物所的DMTO二代烯烃制甲醇技术。因此废水主要以气化废水 及DMTO装置排水为主，具有高氨氮、高硬度的特点。博天环境承接了 该公司年产180万吨甲醇、70万吨烯烃项目的污水装置、回用水装置和 脱盐水装置，水处理EPC合同总额达到5亿零900万元。 四、煤化工废水处理工程案例 项目规模： 污水：1300m/h 回用水：2400m/h 浓水处理系统：600m/h 脱盐水：一级脱盐水 1600m/h 工艺凝液：600m/h 透平凝液：1200m/h 主要工艺： 污水：调节+混凝+沉淀+SBR 回用水：BAF+澄清+活性砂滤+双膜系统+浓水RO 脱盐水：UF+两级RO+混床 浓水处理系统：异相催化氧化工艺凝液：过滤+阳床+混床 透平凝液：过滤+混床 四、煤化工废水处理工程案例 四、煤化工废水处理工程案例 项目名称：神华鄂尔多斯煤直接液化污水深度处理项目 项目简介：神华鄂尔多斯煤制油项目是世界上第一个煤炭直接液化商 业性建设项目，国家“十五”计划的重点项目之一。其中煤液化装置 排放污水水量大、浓度高，其他污水来源复杂多样，国内外没有类似 的污水处理经验可借鉴。本项目采用MBR工艺，历经9个月的中试，对 各种来源废水进行试验，调试出一套最经济适用的工艺模型，实现了 对不同水质水量污水的达标处理。 项目规模： 产品税精制系统：300m/h 深度处理系统：410m/h 主要工艺： 产品水精制系统：UF+RO 深度处理系统：A/O+MBR+UF+RO 四、煤化工废水处理工程案例 高浓度污水是煤制油特有的工艺污水，COD浓度最高达8000mg/L， 含杂环类芳烃、酚类等难降解的有机物。经过反复试验，神华煤制油 终于攻克此项难题，目前所有工艺污水及生活污水经净化后基本得到 全部回用，仅少量浓缩含盐残液外送蒸发塘（符合设计与环评要求） ，全厂废水回用率达到95%以上，实现污水零排放。 四、煤化工废水处理工程案例 四、煤化工废水处理工程案例 四、煤化工废水处理工程案例 四、煤化工废水处理工程案例 项目名称：久泰能源(准格尔)有限公司甲醇深加工项目浓盐水回收装 置及污水处理装置项目 项目简介：久泰能源(准格尔)有限公司甲醇深加工项目主要生产烯烃 、聚乙烯、聚丙烯等。废水水量为600m/h，因来水各水源特性差异较 大，所以此污水处理装置分别对氧化脱氢制丁二烯生产废水、MTO生产 废水、各装置生活化验污水、系统事故污水进行处理，处理后出水回 用至C4装置和厂区中水回用装置。 项目规模： 浓盐水：600m/h 污水：600m/h 主要工艺： 浓盐水：高效澄清池+V型滤池+UF+钠床+阳床+RO 污水：预处理+A/O+臭氧氧化+BAF池 四、煤化工废水处理工程案例 四、煤化工废水处理工程案例 四、煤化工废水处理工程案例 项目名称：兖矿集团陕西未来能源化工兖矿榆林项目污水处理厂及回 用水处理EPC项目 项目简介：陕西未来能源化工有限公司兖矿榆林100万吨/年煤间接液 化示范项目是“十二五”的重点项目之一，也是国内第一套百万吨级 煤间接液化项目。该项目以煤为原料，主要生产柴油、石脑油、LPG等 化工产品。本次主要介绍该项目的污水处理厂及回用水处理工程。本 工程污水包括气化污水、低温甲醇洗污水、合成高浓度污水、含油污 水及生活污水等。 项目规模：污水：820m/h 回用水：1300m/h 主要工艺： 综合污水1：气浮+A/B池+沉淀 综合污水2：气浮(初沉池+UASB)+OAAO+MBR池 综合回用水：高效澄清池+V型滤池+UF+RO工艺 综合回用浓水：高效澄清池+石英砂过滤+UF+RO工艺 四、煤化工废水处理工程案例 四、煤化工废水处理工程案例 四、煤化工废水处理工程案例 项目名称：潞安180万吨/年煤制油项目 项目简介：项目位于山西省长治市襄垣县王桥新型煤化工工业园区潞 安油化电热一体化综合示范园区，利用当地煤炭资源，采用粉煤加压 气化、费托合成等技术，生产180万吨/年油品及化学品。项目分二期 建设，其中一期建设100万吨/年铁基费托油品装置，二期建设80万吨/ 年钴基费托蜡加工装置。主体工程主要包括粉煤气化、净化、PSA尾气 制氢、铁基油品合成、100万吨/年铁基油品加工、80万吨/年钴基油品 加工等装置。仅按潞安煤制油项目原规划，环保投资达23亿元，占总 投资的近10%。潞安此前测算，煤制油项目达产后可实现年销售收入 121亿元，利润21.8亿元。这意味着即使在原来的油价水平以及原来的 环保设计方案下，环保投资也将吃掉项目一年的净利润，这还不包括 后期的运维成本。而事实上，环评被拒后的潞安煤制油项目要想通过 环评，还需要大量追加环保投入，同时项目面临经济性重估，年销售 收入、利润的预期可能大幅下调。 四、煤化工废水处理工程案例 从目前来看，未来3050年，煤炭在我国能源结构中占有不可动 摇的主导地位，而煤制油项目将承担起保障国家能源安全和煤炭资源 清洁高效利用的历史重任。 本次主要介绍该项目的废水处理工程。包括净水、化水、循环水 、污水处理、中水回用水等九个水厂，采用国际先进的膜浓缩和蒸发 结晶技术，为项目提供全面的水处理服务，可以实现正常工况下污水 零排放，特殊工况下，污水进行处理后达到一级A标准后