固定床造气循环水系统高污废水的治理

2018-06-20曹真真

中氮肥 2018年3期

曹真真

（河南心连心化肥有限公司，河南新乡 453731）

0 引言

随着国家环保政策的收紧，固定床气化技术将会逐步退出历史舞台，但客观事实是其市场占有率目前仍有40%，由于种种原因，全部更新换代需要一个较长的过程。因此，如何改进固定床气化工艺所配套的环保设施，是目前传统煤化工企业的一大课题。

河南心连心化肥有限公司现有固定床气化炉40余台，固定床气头生产系统中配套的污水处理技术有微涡流澄清技术、尿素深度水解技术、A-SBR污水处理技术和中水回用技术，厂区内利用造气循环水的闭路循环基本上可以实现污水零排放，但2017年6月河南省出台了VOCs（挥发性有机物）治理政策，公司需对厂区内存有异味的区域进行治理，其中造气循环水系统就是一个需要重点治理的区域。

1 造气循环水系统概况

河南心连心化肥有限公司二分公司（以下简称二分公司）造气循环水系统的主要任务是对来自固定床造气系统的半水煤气进行降温除尘，其中，一期造气循环水循环量为1200m3／h，冷、热水泵各开1台，采用平流沉淀池＋微涡流澄清器＋冷却凉水塔工艺；二期造气循环水循环量为1400m3／h，冷、热水泵各开1台，采用平流沉淀池＋冷却凉水塔工艺。造气循环水的管控是固定床气化工艺控制的重点，一直以来二分公司造气循环水实行闭路循环控制，以二分公司内部各工段无法处理的高污废水作为补水，其排水主要为凉水塔内的蒸发损失。

1.1 造气循环水系统流程

造气循环水系统工艺流程简图见图1。通过凉水泵将凉水送至造气洗气塔、造气灰仓加水、吹风气气柜等岗位，对半水煤气进行除尘降温，换热后的热水回到沉淀池中沉淀，之后由热水泵送至凉水塔，通过凉水塔上部的4台L47轴流式风机强制通风，经凉水塔内部喷嘴的雾化和填料的分布，使造气循环水的温度降低，然后落入凉水池中，循环利用。造气循环水沉淀区设置有地行及抓煤灰吊斗，定期清理沉积的煤灰，清理出的煤泥运至密闭的大棚内，通过自然沉淀实现煤灰与水的分离，煤泥含水率达到要求后外售，而大棚内的挥发性气体则通过风机抽送至锅炉掺烧，以减少VOCs气味的逸散。

图1 造气循环水系统工艺流程简图

1.2 造气循环水系统基本运行参数

二分公司一、二期造气循环水系统的运行模式受气温影响较大，其夏季和冬季2种气温条件下的运行参数如表1。可以看出：造气循环水的蒸发量受季节影响较大，一期循环水系统蒸发量在35～49m3／h，二期循环水系统蒸发量在45～59m3／h。蒸发量是造气循环水消耗的大头，也是造气循环水系统水平衡的主线，但是控制造气循环水涨水问题不能通过加大水循环量来实现，因为系统的蒸发量影响着半水煤气系统的热量平衡，尤其是冬季半水煤气温度较低时，会导致一脱脱硫反应效率下降。

表1 一、二期造气循环水系统的运行参数

1.3 二分公司整体排污情况统计

二分公司整体排污统计数据（系统水平衡数据）见图2。可以看出，生产系统的污水主要分为清净污水和重污水，清净污水是指反渗透浓水、循环水排污等，而重污水主要是指造气循环水和压缩废油水以及变换冷凝液。

图2 二分公司整体排污统计数据简图

2 二分公司污水治理情况

现有的污水处理装置基本上可以满足环保要求，但要满足VOCs的治理要求，则首先需将造气循环水的异味进行消除，而治理异味的首要措施就是治水。就造气循环水自身而言，异味并不大，其中的挥发性物质很大部分来自其他工段，如变换冷凝液中大量的NH3-N和有机物；另外，压缩废油水带来的悬浮油对造气循环水水质进一步恶化起到了推进作用。

2.1 造气循环水系统相关进水水质分析数据

近期对生产系统的高污废水（造气循环水、变换冷凝液以及压缩废油水）进行了水质分析，具体数据见表2。

表2 二分公司生产系统高污废水水质分析数据

2.2 高污废水的分类治理

针对各类污水的特点，二分公司制定了以下分类治理措施。

2.2.1 变换冷凝液的治理

固定床气头工艺系统生产中产生的变换冷凝液属于重污水，经分析，其COD值在10000～22000mg／L，NH3-N含量在3000～4000mg／L，以往作为一脱循环水和造气循环水补水通过蒸发损耗，但冬季造气循环水涨水问题突出（冬季一、二期造气循环水自身涨水量约10t／h），重污水富余现象尤为严重。

经调研考察，汽提脱氨是处理高氨氮废水较为成熟可靠的工艺。技术人员结合二分公司变换冷凝液成分及物化性质，参考业内已有汽提脱氨装置的运行经验，自主设计了变换冷凝液汽提脱氨装置。20t／h变换冷凝液汽提装置利用1.3 MPa蒸汽作为热源，在汽提塔内对变换冷凝液进行精馏和汽提，使其中的CO2、NH3等组分分离出来，保证出汽提塔的变换冷凝液NH3-N含量小于80mg／L，达到生化处理或重复利用的要求。

来自一、二期系统的变换冷凝液（NH3-N含量1500mg／L）通过管道泵加压至0.5MPa进入预热器，与汽提塔塔釜废水换热至100℃后进入汽提塔；塔釜废水通过再沸器加热，出再沸器后的气液混合物温度升至140℃，作为汽提塔的热源。进入汽提塔的变换冷凝液自上而下流动，其中溶解的CO2、H2S、NH3、甲醇等不凝气逐渐逸出，在汽提塔塔顶汇聚，经汽提塔塔顶气分缩器冷却部分气体使之成为液相，作为回流液；分离出的不凝气则送往一脱工段脱硫区。变换冷凝液经汽提后，其尾液（汽提塔釜出液）分析数据见表3。

表3 变换冷凝液汽提后尾液（汽提塔釜出液）分析数据

2.2.2 压缩废油水的治理

对压缩废油水进行分析，其中的分散油粒径10～100μm，呈小微粒浮于水中，静止时间长也可浮入油层；乳化油是由机械在高速运行时油水混合而形成O／W （水包油），粒径＜10μm，极难除去；溶解油以分子状态溶于水中，粒径＜0.1μm（有的粒径＜10nm）。含油污水数量虽不大，但却是一种危害极大的污水，可能使后续污水生化系统无法运行。

为治理压缩废油水，二分公司新上1套压缩废油水过滤装置，利用油水分离器和油池的分离作用，将原流入到气柜含油量28.894mg／L、悬浮物含量277.0mg／L的废水处理至含油量8.062mg／L、悬浮物含量13.0mg／L（见表4），然后直接送终端生化处理系统。