中石化煤化工項目高鹽水零排放運行常見問題解析及處理措施

長城能源化工(寧夏)有限公司煤化工廢水之高鹽水零排放廢水處理及回用裝置常見堵塞問題原因及處理

中國石化長城能源化工(寧夏)有限公司以煤基多聯(lián)產(chǎn)為基礎(chǔ)，利用煤炭、石灰石等資源，生產(chǎn)甲醇、一氧化碳、氫氣、醋酸、乙炔等中間產(chǎn)品，并最終合成醋酸乙烯、聚乙烯醇、1,4-丁二醇、聚四氫呋喃等精細化工產(chǎn)品，形成了煤炭—熱電—精細化工—環(huán)保建材一體化的產(chǎn)業(yè)鏈，是目前國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈配套完整的煤基精細化工項目。

其中，甲醇采用GE水煤漿加壓氣化專利技術(shù)及丹麥托普索公司管殼式等溫合成塔技術(shù)，年產(chǎn)50萬t甲醇，聯(lián)產(chǎn)10萬t/a一氧化碳(CO)和1.23萬t/a氫氣;乙炔包括80萬t/a石灰裝置、75萬t/a電石裝置、23萬t/a干法乙炔裝置，乙炔發(fā)生采用干法乙炔生產(chǎn)技術(shù)，電石生產(chǎn)選用德國西馬克密閉電石爐工藝技術(shù);醋酸采用上海浦景低壓甲醇羰基合成法生產(chǎn)工藝，利用甲醇裝置提供的CO、甲醇為原料，年產(chǎn)醋酸30萬t;醋酸乙烯/聚乙烯醇采用電石乙炔法生產(chǎn)工藝，以醋酸和乙炔為主要原料，生產(chǎn)45萬t/a醋酸乙烯、10萬t/a聚乙烯醇;1,4-丁二醇(BDO)分別選用DBW公司的鐵鉬法生產(chǎn)甲醛、美國英威達改良炔醛法生產(chǎn)BDO技術(shù)及醋酐法生產(chǎn)PTMEG技術(shù)，年產(chǎn)BDO20萬t、聚四氫呋喃(PTMEG)9.2萬t;熱電聯(lián)產(chǎn)項目為2×330MW亞臨界燃煤雙抽供熱間冷機組，同步建設(shè)電石渣—石膏濕法煙氣脫硫和SCR脫硝裝置為園區(qū)化產(chǎn)裝置提供生產(chǎn)用電、用汽、供熱和二級除鹽水;環(huán)保建材項目利用電石渣制水泥，設(shè)計年產(chǎn)100萬t，是乙炔多聯(lián)產(chǎn)項目和熱電項目的配套工程。

1、廢水處理及回用裝置簡介

廢水處理及回用包括污水處理系統(tǒng)和回用水處理系統(tǒng)。污水處理系統(tǒng)設(shè)計處理能力30 000t/d(1250m³/h)，主要采用高效厭氧反應(yīng)器(HAF)、載體生物流化床(CBR)技術(shù)和傳統(tǒng)的雙厭氧/好氧(A/O)工藝相結(jié)合，有效處理園區(qū)含高濃度COD和NH3-N的生產(chǎn)廢水、生活污水，處理后水質(zhì)達到GB8979—1996­《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級排放標(biāo)準(zhǔn)，為污水回用裝置提供合格進水。

回用水處理裝置設(shè)計處理能力60 000t/d(2500m³/h)，采用(低負荷生物膜+石灰軟化+氣浮濾池+雙膜)處理工藝，可回收廢水1500～2000m³/h，用于脫鹽水補水、循環(huán)水補水、人工湖補水和園區(qū)綠地用水。在項目設(shè)計過程中，考慮到寧夏地區(qū)干旱缺水，寧東工業(yè)園區(qū)夏季暴雨較多的氣候條件，還設(shè)計了一套雨水收集系統(tǒng)進回用裝置，最大限度地降低了園區(qū)化工裝置用水總量，體現(xiàn)了國家最嚴(yán)格用水的新理念。回用水裝置處理后有10 800m3/d(450m3/h)高鹽水，TDS(總?cè)芙庑怨腆w)在3 800-4 500mg/L，送至高鹽水零排放裝置進行處理后回用。

2、高鹽水零排放水處理裝置簡介

高鹽水零排放水處理裝置設(shè)計處理量450m3/h，采用(膜減量化+降膜蒸發(fā)+強制循環(huán)結(jié)晶)處理工藝。

2.1 減量化單元

減量化單元設(shè)計處理量450m3/h，采用(高級氧化+生物濾池+高密度澄清池+高強度膜過濾)預(yù)處理工藝，其有效控制出水硬度<100mg/L、COD<80mg/L、濁度<3NTU，確保膜系統(tǒng)穩(wěn)定運行;膜系統(tǒng)采用抗污染中壓膜、高壓膜和二級反滲透組合膜工藝，實現(xiàn)分段濃縮。流程示意圖見圖1。

減量化單元設(shè)計總回收率90%。其中，中壓膜設(shè)計回收率72.5%，運行壓力2.0MPa，TDS達到18000mg/L以上;高壓膜設(shè)計回收率70%，運行壓力3.5MPa，TDS濃縮到38 000～45 000mg/L;產(chǎn)水達到循環(huán)水補水水質(zhì)指標(biāo)要求，補入循環(huán)水系統(tǒng)。當(dāng)冬季循環(huán)水補水量小，可將中壓膜、高壓膜產(chǎn)水經(jīng)二級反滲透膜進一步脫鹽處理后，電導(dǎo)率≤10µS/cm，用于脫鹽水站補水。

2.2 蒸發(fā)結(jié)晶單元

蒸發(fā)結(jié)晶單元采用(帶鹽種機械循環(huán)壓縮(MVR)降膜蒸發(fā)+強制循環(huán)閃蒸結(jié)晶)處理工藝，設(shè)計處理水量45m3/h，回收率93.3%%。其中，蒸發(fā)單元處理水量45m3/h，將TDS由45 000mg/L濃縮至152 000mg/L;結(jié)晶單元設(shè)計處理水量12.5m3/h，將TDS由152 000mg/L濃縮至接近400 000mg/L，產(chǎn)品水可供循環(huán)利用，雜鹽逐步析出，通過離心脫水機將結(jié)晶雜鹽含水率控制在20%以下暫存，達到水的零排放效果。 流程圖請見圖2。

中國石化寧夏能化減量化單元于2015年4月20日投入運行，處理量、回收率及處理出水各項技術(shù)指標(biāo)達到設(shè)計要求，運行穩(wěn)定;蒸發(fā)結(jié)晶單元于2015年12月5日產(chǎn)出鹽泥，處理量、回收率及處理出水各項技術(shù)指標(biāo)達到設(shè)計要求，運行穩(wěn)定。

3、零排放裝置運行中常見的堵塞問題及處理措施

3.1 高密池中心管堵塞

高密池中心管池壁垢面狀況示于圖3。

3.1.1 原因分析

(1)高密進水由純堿投加池至助凝池依靠重力流和前后兩池攪拌器的推流和提升作用進行，實際運行中兩池液位差很小，無法克服管線阻力，流速低。

(2)因池體表面不光滑，易造成鈣鎂離子與純堿形成大顆粒沉淀物掛渣在池壁形成垢面，導(dǎo)致導(dǎo)流筒下部流道變窄、堵塞，導(dǎo)流筒外側(cè)污泥層厚度不斷增加。當(dāng)達到中心管出口高度時，污泥在進水流量偏低時倒流進入中心管導(dǎo)致中心管污堵。

(3)純堿投加泵在系統(tǒng)低負荷運行時，純堿投加量偏大，在中心管及助凝池會因濃度過高，形成大量的碳酸鈣沉淀而積聚沉降，加快助凝池污泥沉積。

3.1.2 處理措施

(1)增加純堿投加泵回流管道，防止低負荷運行時純堿過量投加;

(2)在助凝池導(dǎo)流筒四周增加空氣攪拌，防止大量污泥沉淀而使導(dǎo)流筒下部流道堵塞;

(3)在助凝池出水堰口設(shè)置空氣攪拌，防止堰板周邊積泥偏流;

(4)系統(tǒng)必須低負荷運行時，加大高密池出水溢流量，以保證高密進水流速，防止流速過低導(dǎo)致中心管堵塞;

(5)在系統(tǒng)停車時，應(yīng)對高密池中心管進行高壓沖洗。

3.2 膜表面被污染物堵塞

高鹽水減量化單元GTR3A/B/C、GTR4A/B膜裝置曾先后堵塞，表現(xiàn)為系統(tǒng)進水壓力不變的狀況下，產(chǎn)水量下降，進行維護性清洗后，產(chǎn)水量仍遠遠低于設(shè)計要求。打開GTR3A系統(tǒng)保安濾器檢查，發(fā)現(xiàn)保安濾器內(nèi)濾芯污染較重，濾芯已經(jīng)被污染物穿透，膜表面污堵、有黃色黏稠狀物質(zhì)掛壁見圖4、圖5。