焦炉煤气制甲醇项目的废水综合治理

2014-07-30叶田友

山西焦煤科技 2014年10期

叶田友

(山西焦煤集团五麟煤焦开发有限责任公司，山西汾阳 032200)

近十年来，我国的甲醇工业在原料路线、生产规模、过程控制与优化、节能环保等方面都有了新的突破与进展。我国除了用煤直接气化生产甲醇外，由于炼焦工业采用洁净工艺和化产品综合利用，以焦炉煤气为原料生产甲醇也得到了快速发展，但是在甲醇的生产过程中，同样存在着不同程度的环境污染问题，其中水体污染最为突出。

我国第一套年产8万 t甲醇的焦炉煤气制甲醇装置于2003年在云南曲靖开工建设，2004年12月28日生产出合格的甲醇。目前，国内已有近40套焦炉煤气制甲醇装置投入生产运行，单套装置设计规模多为10～20万 t/年。该项目采用赛鼎工程有限公司(原化学工业第二设计院)设计的催化部分氧化工艺法以焦炉煤气为原料合成甲醇，年产量10万 t，2011年10月投产。

其工艺流程见图1[1]。

图1 焦炉煤气制甲醇生产工艺流程图

10万 t/年焦炉煤气制甲醇工艺流程：来自焦化厂的焦炉煤气首先进入30 000 m3气柜，经缓冲后进入焦炉煤气压缩机增压至2.5 MPa进入精脱硫装置，将煤气中的总硫脱至0.1×10-6以下，脱硫后煤气与来自空分装置的氧气和来自锅炉房的中压蒸汽一并进入转化炉。在转化炉内，焦炉煤气中的CH4在催化剂作用下转化为H2和CO，经合成气压缩机加压至6.0 MPa，再进入合成塔，合成反应生成粗甲醇，送至精馏装置进行精制。

主要装置有：气柜、焦炉煤气压缩、精脱硫、转化、合成气压缩、甲醇合成、粗甲醇精馏及产品罐区，配套装置有锅炉、空分、脱盐水处理等。

1 生产过程中废水产生量和污染物含量分析

以焦炉煤气为原料生产甲醇，虽然大大减少了煤气放散带来的环境污染，但在甲醇生产过程中也不可避免的产生废水污染问题[2]。10万 t/年焦炉煤气制甲醇生产过程中产生的废水主要为气柜水封排水、转化冷凝液、甲醇精馏排水、脱盐水站排水、全厂循环水系统排水、生活污水、车间冲洗水排水以及锅炉排水等，主要水污染源污染产生情况见表1。

表1 项目废水产生量和污染物含量情况表

2 甲醇生产过程中废水的治理措施

2.1 清净生产废水的处理措施

由表1可知，脱盐水站和循环水系统排水中的主要污染物为盐类和SS，不会对地表水环境产生明显影响，可以作为清净废水直接外排。甲醇生产过程中循环水系统废水产生量37 t/h，脱盐水站废水产生量13 t/h，集中排至该项目的清净雨水排水系统，经雨水排水系统收集后排至厂外；锅炉排污水1 t/h，作为循环水系统的补充水补入循环水系统。

2.2 油水的处理措施

转化冷凝液主要是在焦炉气压缩阶段煤气加压、冷却、分离时排放的冷凝水，排放量大约2.5 t/h，转化冷凝液主要污染物为CODcr(含量8 000 mg/L)、NH3-N(含量60 mg/L)、石油类(含量560 mg/L)等有机物，有较大的呛人气味，属于高浓度有机污水。未处理油水直接排放至生化处理站，会影响生化系统正常运行。针对此情况增设了一套处理量5 t/h的工业污水处理装置，此套装置能有效将油水分离，分离出的油渣可送至煤场掺烧，废水可直接排至生化处理，可以有效解决焦炉煤气制甲醇生产过程中的油水排放问题。

2.2.1油水处理工艺简介

此套工业污水处理装置是集加药破乳、加压溶气气浮、过滤、吸附为一体的污水处理设备，其工艺流程图见图2。

图2 油水处理装置工艺流程图

工作原理：在隔油调节池中加入碱液，将油水的pH值调节在7～9，利于油水的破乳与絮凝。污水提升泵将调节池中的油水送至反应箱，同时加入破乳剂和絮凝剂。油水在反应箱内进行破乳、絮凝等一系列化学反应，然后流入气浮箱。通过回流加压溶气水和释放器的作用，使微细气泡与絮凝体结合，絮凝体在微小气泡浮力的作用下，浮出水面，由刮渣机刮入污泥干化箱。水进入中间水箱，再由过滤泵打入过滤器经优质石英砂滤料过滤，使油水得到净化，去除大部分石油类、SS、CODcr及BOD5等污染物。过滤后的出水流入1、2号活性炭吸附塔，在活性炭的吸附下，油水中的微量有害物质被活性炭吸附，使油水进一步得到净化，从而使油水达到生物处理的要求。为避免产生泥渣造成二次污染，泥渣在污泥干化池进行干化处理形成渣饼。渣饼的主要成分是油泥，可以掺入煤中燃烧。

2.2.2油水处理工艺的效益分析

此套污水处理设备的总投资约25万元，处理1 m3油水电耗0.40元，药剂费0.45元，总成本0.85元。油水经污水处理设备处理后，油水中的SS<70 mg/L、CODcr< 2 000 mg/L、含油量<60 mg/L，可排入污水生物处理总站进行生物处理进一步降低污染物含量。油水处理装置的使用不仅减轻了油水对水体的污染，同时减轻了后续生化水处理设备的压力，节约大量的运行费用，对整体水质的达标排放起到了关键的作用。

2.3 生产、生活污水的处理措施

10万 t/年焦炉煤气制甲醇生产过程中的气柜水封排水、甲醇精馏废水、生活污水和油水处理装置处理后的废水中主要污染物为CODcr、挥发酚、NH3-N、SS等，上述废水若直接排放，必然会污染周边地区的地表水及地下水，所以必须经污水处理站处理后才可以循环使用或外排[3]。根据此废水的水质特点，该项目废水的处理工艺选定为A2/O2生化处理工艺。上述排水总量共计12 m3/h，全部收集到处理能力为15 m3/h的生化污水处理站，废水处理达标后，全部送至焦化厂用于二次熄焦。

2.3.1生化污水处理工艺

甲醇生产废水及生活污水进入格栅池去除漂浮物后进入调节池经提升泵送至厌氧反应池，厌氧反应池出水进入水解酸化池进行水解酸化反应，以提高废水的可生化性。废水降解部分有机物后进入一、二级生物氧化池中，大幅度降解有机物，同时将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝酸氮。一、二级生物氧化池出水经絮凝搅拌池投加絮凝剂后，经斜管沉淀池进行固液分离，出水加次氯酸钠消毒进入清水消毒池，经输送泵送至焦化厂供熄焦使用。

从二级生物氧化池回流的硝化液，再经回流泵提升至厌氧池进行反硝化反应，将亚硝酸氛和硝酸氛还原为氮气，同时降解有机物。

经斜管沉淀池分离的污泥由底部进入污泥浓缩池，上清液回流进入调节池进一步降解有机物，污泥浓缩池浓缩后的污泥经螺杆泵提升至压滤机脱水。其工艺流程图见图3。