./目錄一、煤化工在我國(guó)的發(fā)展二、煤化工污水零排放的意義三、煤氣化污水的特點(diǎn)四、煤氣化污水處理技術(shù)五、煤氣化污水零排放六、零排放項(xiàng)目案例簡(jiǎn)介一、煤化工在我國(guó)的發(fā)展煤化工過程是將煤炭轉(zhuǎn)換為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品,而后進(jìn)一步加工成化工、能源產(chǎn)品的工業(yè)。包括焦化、煤氣化、煤液化等。在煤的各種化學(xué)加工過程中,焦化是應(yīng)用最早且至今仍然是最重要的方法。其主要目的是制取冶金用焦炭,同時(shí)副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。煤氣化在煤化工中也占有很重要的地位,用于生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣〔廣泛用于機(jī)械、建材等工業(yè),是潔凈的能源,有利于提高人民生活水平和環(huán)境保護(hù)；也用于生產(chǎn)合成氣〔作為合成氨、合成甲醇等的原料,是合成液體燃料等多種產(chǎn)品的原料。煤直接液化,即煤高壓加氫液化,可以生產(chǎn)人造石油和化學(xué)產(chǎn)品。在石油短缺時(shí),煤的液化產(chǎn)品可以替代目前的天然石油。我國(guó)的能源稟賦特點(diǎn)是"缺油、少氣、煤炭資源相對(duì)豐富",而且煤炭?jī)r(jià)格相對(duì)低廉,煤化工行業(yè)在中國(guó)面臨著巨大的市場(chǎng)需求和發(fā)展機(jī)遇。新型煤化工產(chǎn)業(yè)將在中國(guó)能源的可持續(xù)利用中扮演重要的角色,是今后二十年的重要發(fā)展方向,這對(duì)于中國(guó)減輕燃煤造成的環(huán)境污染,降低對(duì)進(jìn)口石油的依賴保障能源安全有著重大意義。新型煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工的產(chǎn)品為主,如天然氣、柴油、汽油、航空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料〔甲醇、二甲醚等,它與能源、化工技術(shù)結(jié)合,可形成煤炭——能源化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。目前,我國(guó)的新型煤化工項(xiàng)目呈現(xiàn)迅速發(fā)展、遍地開花之勢(shì),僅新疆一個(gè)省區(qū),在建和擬建的煤制天然氣項(xiàng)目就達(dá)14個(gè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)全國(guó)煤制烯烴的在建及擬建產(chǎn)能達(dá)2800萬噸,煤制油達(dá)4000萬噸,煤制天然氣接近1500億立方米,煤制乙二醇超過500萬噸。這些項(xiàng)目全部建成之后,我國(guó)將是世界上產(chǎn)能最大的新型煤化工國(guó)家。二、煤化工污水零排放的意義2.1節(jié)約水資源新型煤化工耗水量巨大,大型煤化工項(xiàng)目,噸產(chǎn)品耗水在十噸以上,年用水量通常高達(dá)幾千萬立方米。煤化工的快速發(fā)展引發(fā)了區(qū)域水資源供需的失衡。我國(guó)煤炭資源主要集中在北方和西北,恰恰這些地方水資源嚴(yán)重不足。目前這些地方已出現(xiàn)了水權(quán)紛爭(zhēng),這種情況如果發(fā)展下去,會(huì)影響當(dāng)?shù)毓I(yè)和農(nóng)業(yè)的正常發(fā)展,而且還會(huì)帶來很多社會(huì)問題。煤化工污水零排放,將污水最大限度回用,可節(jié)約水資源,緩解水資源嚴(yán)重短缺的困境。2.2保護(hù)生態(tài)環(huán)境,避免水體和地下水污染煤化工企業(yè)用水量大,其排放的廢水主要來源于煤煉焦、煤氣凈化及化工產(chǎn)品回收精制等過程。該類廢水水量大,水質(zhì)復(fù)雜,含有大量的有機(jī)污染物、酚、硫和氨等,并且含有大量的聯(lián)苯、吡啶吲哚和喹啉等有毒污染物,毒性大。在煤炭資源豐富的地域,往往是既缺水又無環(huán)境容量、生態(tài)脆弱的地方,如新疆伊犁地區(qū)、XX、內(nèi)蒙等煤化工基地,實(shí)施零排放能有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境,避免水體和地下水污染。2.3零排放意義"零排放"即對(duì)煤化工在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水、污水、清凈下水等經(jīng)過處理,全部用于回用,對(duì)外界不排放廢水,稱作為"零排放"。對(duì)于目前西北地區(qū)在建和擬建的煤化工項(xiàng)目,"零排放"尤其重要,既解決一部分水資源問題,又不對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和生態(tài)造成污染和破壞。三、煤氣化污水的特點(diǎn)氣化廢水的來源及特性：在煤的氣化過程中,煤中含有的一些氮、硫、氯和金屬,在氣化時(shí)部分轉(zhuǎn)化為氨、氰化物和金屬化合物；一氧化碳和水蒸氣反應(yīng)生成少量的甲酸,甲酸和氨又反應(yīng)生成甲酸氨。這些有害物質(zhì)大部分溶解在氣化過程的洗滌水、洗氣水、蒸汽分流后的分離水和貯罐排水中,一部分在設(shè)備管道清掃過程中放空等。對(duì)于煤氣化工藝技術(shù),目前主要有固定床、流化床和氣流床三種；對(duì)于爐型,有固定床間歇?dú)饣癄t、灰熔聚、德士古、恩德爐等多種。固定床、流化床和氣流床三種氣化工藝的排水水質(zhì)情況見下表：四、煤氣化污水處理技術(shù)4.1煤氣化廢水經(jīng)酚氨回收后的水質(zhì)三種氣化工藝產(chǎn)生的廢水,氨含量均很高；固定床工藝產(chǎn)生的酚含量高,其它兩種較低；固定床工藝焦油含量高,其它兩種較低；氣流爐工藝中產(chǎn)生的甲酸化合物較高,其它兩種工藝基本不產(chǎn)生；氰化物在三種工藝中均產(chǎn)生；有機(jī)污染物COD,固定床工藝產(chǎn)生最多,污染最嚴(yán)重,其它兩種工藝污染較輕。上述三種工藝的廢水如不經(jīng)過預(yù)處理直接進(jìn)行生化處理是不行的,尤其是氨特別高,魯奇爐的酚含量也很高。對(duì)于魯奇爐廢水需要進(jìn)行酚氨回收裝置進(jìn)行回收預(yù)處理；流化床和氣流床工藝煤氣化廢水需要進(jìn)行氨回收預(yù)處理。經(jīng)過預(yù)處理后的各廢水水質(zhì)如下：4.2煤氣化〔固定床工藝廢水生化處理工藝固定床工藝煤氣化廢水CODcr濃度高,屬有機(jī)污水,含有大量氨氮和酚,有一定的色度,具有如下特點(diǎn)：〔1污水中有機(jī)物濃度高,B/C值約0.33,可采用生化處理工藝。〔2污水中含有難降解有機(jī)物如單元酚、多元酚等含苯環(huán)和雜環(huán)類物質(zhì),有一定的生物毒性,這些物質(zhì)在好氧環(huán)境下分解較困難,需要在厭氧/兼氧環(huán)境下開環(huán)和降解?！?污水中氨氮濃度高,處理難度較大,需要選用硝化和反硝化能力均很強(qiáng)的處理工藝。煤氣化廢水處理技術(shù)〔4污水中含有浮油、分散油、乳化油類和溶解油類物質(zhì),溶解油的主要組分為苯酚類的芳香族化合物。乳化油需要采用氣浮方式加以去除,溶解性的苯酚類物質(zhì)需要通過生化、吸附的方法去除?！?含有毒性抑制物質(zhì),污水中酚、多元酚、氨氮等毒性抑制物質(zhì),需要通過馴化提高微生物的抗毒能力,需要選擇合適的工藝提高系統(tǒng)抗沖擊能力?！?非正常污水排放的影響,當(dāng)工藝生產(chǎn)過程出現(xiàn)問題時(shí),會(huì)導(dǎo)致污染物濃度高的非正常污水排放,該污水不能直接進(jìn)入生化處理系統(tǒng),需要設(shè)置事故調(diào)節(jié)等措施?！?污水色度較高,含有一部分帶有顯色基團(tuán)的物質(zhì)。由此,為確保工藝污水處理出水水質(zhì),工藝污水選用以去除CODcr、BOD5、氨氮等為主體的生化處理工藝〔主要考慮硝化和反硝化,選用以除油、脫色為主要目的的預(yù)處理工藝,選用以物化為主的后處理強(qiáng)化工藝。采用的工藝如下：4.3煤氣化〔流化床及氣流床廢水生化處理工藝流化床及氣流床工藝產(chǎn)生的廢水,其COD并不高,生化性較好〔尤其是氣流床工藝產(chǎn)生的廢水,這些廢水主要特點(diǎn)是氨氮高,應(yīng)選用硝化和反硝化效果好的處理工藝。但生化處理僅去除污水中的有機(jī)污染、油、氨、酚、氰化物等,其污水中鹽并不能去除。五、煤氣化污水零排放5.1煤化工排水的分類煤化工在生產(chǎn)中的排水包括：生產(chǎn)污水、生活污水、清凈下水、初期雨水等。生產(chǎn)污水主要是氣化污水；清凈下水主要來自循環(huán)水排污以及脫鹽水站排放的濃鹽水；初期雨水主要是受污染區(qū)域的前十分鐘收集雨水。上述排水中水量較大的是清凈下水和生產(chǎn)污水,一般考慮將清凈下水與生產(chǎn)污水、生活污水、初期雨水等分開收集,即分為清凈水和污水兩大類。5.2污水的回用煤化工生產(chǎn)過程中需要大量的循環(huán)水,循環(huán)水站的規(guī)模一般很大,需要的補(bǔ)充水量很大。在考慮將清凈下水和污水處理的出水回用時(shí),一般考慮回用于循環(huán)水站的補(bǔ)充水。污水處理站的出水雖然去除了大量的有機(jī)污染、氨、酚等物質(zhì),但其鹽分并沒有減少。而清凈下水以及脫鹽水站的濃鹽水中的鹽分較高,一般是原水的4～5倍。故要將污水回用,就需要對(duì)污水進(jìn)行脫鹽處理,否則鹽會(huì)在系統(tǒng)中循環(huán)累積。5.3中水回用工藝種類目前在我國(guó)已經(jīng)應(yīng)用的水的除鹽工藝方法有化學(xué)除鹽〔即離子交換法除鹽、膜分離技術(shù)、蒸餾法除鹽水處理以及膜法和離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝等?！?離子交換法除鹽工藝離子交換法水處理技術(shù)已相當(dāng)成熟,適合用于水中含鹽量不高的場(chǎng)合,但在處理高氯高鹽高硬水、苦咸水、海水時(shí),該技術(shù)有樹脂再生過程中需消耗大量酸、堿,其排放液又會(huì)污染環(huán)境的缺點(diǎn)?！?膜除鹽工藝隨著膜研究的進(jìn)展,膜分離技術(shù)已迅速發(fā)展,膜使用領(lǐng)域愈來愈廣,現(xiàn)已成為產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù),它有操作方便,設(shè)備緊湊,工作環(huán)境安全,節(jié)約能耗和藥劑的優(yōu)點(diǎn),其主體分離工藝是反滲透技術(shù),為反滲透作預(yù)處理工藝的有超濾和精濾技術(shù)?？梢愿鶕?jù)原水不同的水質(zhì)組合成各種不同的流程。〔3膜法和離子交換法結(jié)合的脫鹽工藝反滲透膜法與離子交換法聯(lián)合組成的除鹽系統(tǒng)是目前使用較為廣泛的除鹽水處理系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中,反滲透作為離子交換的預(yù)脫鹽系統(tǒng),除去原水中約95%以上的鹽分和絕大部分的其他雜質(zhì),如膠體、有機(jī)物、細(xì)菌等；反滲透產(chǎn)水中剩余的鹽分則通過后繼的離子交換系統(tǒng)除去。5.4污水回用工藝的選擇將污水處理站的出水和清凈下水的混合水進(jìn)行回用,其水量一般較大,鹽含量不高一般為1000～3000mg/L之間。若直接采用蒸餾法,需要大量的熱源浪費(fèi)能源,不合適。由于污水中仍含有一定的有機(jī)污染物,若采用離子交換樹脂,會(huì)污堵樹脂,且由于回用水循環(huán)水補(bǔ)充水,水質(zhì)要求并不高,采用離子交換不合適；隨著膜分離技術(shù)和膜生產(chǎn)工藝的提高,膜的使用壽命在不斷提高,而且使用價(jià)格在不斷降低,膜的使用越來越普及,推薦污水回用的主體工藝中優(yōu)先采用雙膜法〔超濾+反滲透,根據(jù)水質(zhì)的不同特點(diǎn)對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理,以滿足雙膜的使用條件。5.5濃鹽水膜濃縮國(guó)內(nèi)外有不少公司在研究將雙膜法產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)行膜再濃縮,使鹽含量達(dá)到6～8萬mg/L,即盡可能將污水中鹽分提高,減小后續(xù)蒸發(fā)器的規(guī)模,減少投資以及節(jié)約能源。目前國(guó)際上常用的工藝有阿奎特的HERO膜濃縮工藝、GE公司納濾膜濃縮工藝、威立雅的OPUS膜濃縮工藝、麥王公司的震動(dòng)膜濃縮工藝。上述工藝在國(guó)外的鹽濃縮中均有業(yè)績(jī)。國(guó)內(nèi)也有部分公司在研究膜濃縮工藝,但目前尚未有使用的業(yè)績(jī)和工程實(shí)例。5.6蒸發(fā)將濃鹽水中的鹽分達(dá)到6～8萬mg/L后再進(jìn)行蒸發(fā),國(guó)外對(duì)廢水的蒸發(fā)工藝一般采用"降膜式機(jī)械蒸汽壓縮再循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)",是目前世界上處理高鹽分廢水最可靠、最有效的技術(shù)解決方案。采用機(jī)械壓縮再循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)處理廢水時(shí),蒸發(fā)廢水所需的熱能,主要由蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時(shí)釋放或交換的熱能所提供。在運(yùn)行過程中,沒有潛熱的流失。運(yùn)行過程中所消耗的僅是驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)器內(nèi)廢水、蒸汽、和冷凝水循環(huán)和流動(dòng)的水泵、蒸汽壓縮機(jī)、和控制系統(tǒng)所消耗的電能。利用蒸汽作為熱能時(shí),蒸發(fā)每千克水需消耗熱能554千卡。采用機(jī)械壓縮蒸發(fā)技術(shù)時(shí),典型的能耗為處理每噸含鹽廢水需20至30度電,即蒸發(fā)每千克水僅需28千卡或更少的熱能。即單一的機(jī)械壓縮蒸發(fā)器的效率,理論上相當(dāng)于20效的多效蒸發(fā)系統(tǒng)。采用多效蒸發(fā)技術(shù),可提高效率,但是多效蒸發(fā)增加了設(shè)備投資和操作的復(fù)雜性。蒸發(fā)器一般可將廢水中鹽含量提高至20%以上。通常被送往蒸發(fā)塘進(jìn)行自然蒸發(fā)、結(jié)晶；或送至結(jié)晶器,結(jié)晶干燥成固體,外送處置。六、我公司零排放項(xiàng)目案例簡(jiǎn)介伊犁新天年產(chǎn)20億立方米煤制天然氣項(xiàng)目中煤鄂爾多斯能源化工有限公司圖克化肥項(xiàng)目一期年產(chǎn)100萬噸合成氨、175萬噸尿素工程中電投伊南3×20億Nm3/a煤制天然氣項(xiàng)目一期20億Nm3/a工程神華煤直接液化項(xiàng)目零排放項(xiàng)目業(yè)績(jī)6.1伊犁新天年產(chǎn)20億立方米煤制天然氣項(xiàng)目<總承包>氣化工藝：碎煤加壓固定床氣化技術(shù)〔魯奇爐項(xiàng)目產(chǎn)品：年產(chǎn)20億Nm3天然氣污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：污水處理裝置：1200m3/h污水回用：①生化污水回用單元：1200m3/h②含鹽污水回用單元：1200m3/h③多效蒸發(fā)單元：300m3/h6.2中煤鄂爾多斯能源化工有限公司圖克化肥項(xiàng)目<總承包>氣化工藝：碎煤熔渣加壓氣化技術(shù)〔BGL項(xiàng)目產(chǎn)品：合成氨100萬噸/年,尿素175萬噸/年污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：污水處理裝置：360m3/h回用水處理裝置：1200m3/h濃鹽水處理裝置：200m3/h處理工藝：污水處理工藝流程6.3中電投伊南3×20億Nm3/a煤制天然氣項(xiàng)目一期20億Nm3/a工程〔總體設(shè)計(jì)+基礎(chǔ)設(shè)計(jì)氣化工藝：純氧氣流床氣化技術(shù)〔GSP爐項(xiàng)目產(chǎn)品：年產(chǎn)20億Nm3天然氣污水處理系統(tǒng)內(nèi)容：污水處理裝置：280m3/h回用水處理裝置：900m3/h濃鹽水處理裝置：120m3/