甲醇制烯烴廢水處理工程實例

周棟，高娜

（1.博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司，北京100082；2.廊坊燕京職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機工程系，河北廊坊065200）

甲醇制烯烴廢水處理工程實例

周棟1，高娜2

（1.博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司，北京100082；2.廊坊燕京職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機工程系，河北廊坊065200）

甲醇制烯烴項目廢水中MTO凈化廢水及其他生產(chǎn)廢水COD值較高，可生化性較好，但含有一些較難生化降解或有毒的物質(zhì)，水質(zhì)容易受主生產(chǎn)裝置運行狀況的影響。本工程廢水經(jīng)除油預(yù)處理—水解酸化—曝氣池—MBR的主工藝處理后，在進(jìn)水COD≤1 200 mg/L，石油類≤90mg/L的條件下，出水COD＜50mg/L、石油類＜1mg/L，出水基本穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

甲醇制烯烴；廢水處理；工藝設(shè)計；預(yù)處理；生化處理

煤化工是以煤為原料生產(chǎn)燃料及化學(xué)制品的過程，屬高耗水行業(yè)，項目多分布在煤儲量豐富，但水資源匱乏、納污能力差的地區(qū)?，F(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)除了面臨地域分布不均、水資源短缺等問題外，水的循環(huán)利用及污染物零排放要求也日益明顯[1-2]。甲醇制烯烴（Methanol to Olefins，MTO）是現(xiàn)代煤化工技術(shù)之一，是指以煤或天然氣合成的甲醇為原料，借助類似催化裂化裝置的流化床反應(yīng)形式，生產(chǎn)低碳烯烴的化工技術(shù)。國內(nèi)甲醇制烯烴的主要技術(shù)有：神華集團(tuán)的SHMTO工藝、大連化物所的DMTO工藝和中石化的SMTO工藝[3-4]。

某煤化工裝置采用DMTO-Ⅰ技術(shù)建設(shè)甲醇下游加工項目。設(shè)計年產(chǎn)量為60萬t/aMTO裝置、60萬t/a烯烴分離裝置、30萬t/a聚乙烯裝置和30萬t/a聚丙烯裝置，并配套建設(shè)污水處理站1座。

1 建設(shè)規(guī)模及設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)

本廢水處理裝置設(shè)計處理規(guī)模為350 m3/h，生產(chǎn)廢水主要來自MTO凈化水、MTO裝置污水、PP/PE裝置切粒水、生活污水及初期污染雨水等。各股廢水水質(zhì)及設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。從表1可以看出各股廢水水質(zhì)區(qū)別較大，主要污染物為COD、氨氮和油類。此類廢水與煤制烯烴、煤制油、煤制天然氣、焦化等煤化工廢水相比，雖然污染成分濃度相對不高，廢水可生化性也較好，但仍含有一些較難生化降解或有毒的物質(zhì)，需要在工藝設(shè)計時考慮相應(yīng)的處理措施[5-6]。

表1 各股進(jìn)水水質(zhì)及設(shè)計取值

處理出水要求達(dá)到初級再生水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可回用于循環(huán)水場作為補充水，主要控制指標(biāo)如表2所示：

表2 設(shè)計出水水質(zhì)

2 工藝流程

根據(jù)各股水的水質(zhì)情況，采用圖1所示工藝流程，工藝流程包含預(yù)處理、生化處理、污泥處理、污油處理等。

2.1 預(yù)處理

低濃度生產(chǎn)污水和生活污水預(yù)處理主要去除水中的懸浮物、顆粒物和絲狀物質(zhì)。MTO凈化廢水預(yù)處理主要去除水中以浮油、乳化油或分散油等形式存在的油類物質(zhì)，避免對后續(xù)MBR工藝造成影響。

2.2 生化處理

生化處理包括水解酸化池、好氧池和MBR池。采用水解酸化降低難降解或有害物質(zhì)含量，進(jìn)一步提高污水的可生化性；曝氣池是污水處理裝置的核心部分，污水中的大部分污染物在曝氣池去除，曝氣池出水進(jìn)入MBR池，MBR池出水水質(zhì)可以完全滿足水質(zhì)要求。

圖1 工藝流程

2.3 污泥處理

處理的污泥包括隔油沉淀池污泥、氣浮池浮渣、生化池剩余污泥，脫水后的泥餅外運至填埋場。

2.4 污油處理

隔油沉淀池分離的浮油進(jìn)入污油池，經(jīng)污油泵提升至油水分離罐脫水后外運處理或回用，脫出的水排入場內(nèi)污水收集池再返回隔油沉淀池進(jìn)行處理。

3 工藝設(shè)計

3.1 預(yù)處理段

格柵間1座，包括格柵渠、集水井及泵房，平面尺寸12.0 m×8.5 m。格柵渠內(nèi)配套1臺機械格柵，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，備用1臺人工格柵，出水自流進(jìn)入集水池，經(jīng)污水提升泵提升至轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵渠，再進(jìn)入曝氣池進(jìn)行生化處理。

隔油沉淀池2座，平面尺寸26.5 m×6.0 m。污油池1座，平面尺寸3.0 m×2.0 m。隔油沉淀池用于去除廢水中的大部分浮油、重油及大比重的懸浮物、雜質(zhì)。配套鏈條式刮油刮渣機2臺和排油泵2臺，用于排出池頂浮油和底部油渣及重油。污油池用于存儲隔油池排出的浮油。油水分離罐2臺，污油油水分離后外運。隔油沉淀池單座設(shè)計規(guī)模150m3/h，停留時間1.7 h，水平流速3.5mm/s。

氣浮間1座，平面尺寸54m×13.5 m，氣浮間主要設(shè)置CAF氣浮裝置2套、DAF氣浮裝置2套、浮渣槽1座和氣浮集水槽1座以及相應(yīng)的配套設(shè)備。渦凹?xì)飧『腿軞鈿飧∮糜谌コ秃蛻腋∥铩AF溶氣氣浮單套設(shè)計規(guī)模150 m3/h，表面負(fù)荷：4.5 m3/（m2·h），混凝反應(yīng)時間60 s，絮凝反應(yīng)時間10min。DAF渦凹?xì)飧翁自O(shè)計規(guī)模150m3/h，表面負(fù)荷：5.1 m3/（m2·h），混凝反應(yīng)時間60 s，絮凝反應(yīng)時間10 min。

加藥間1座，平面尺寸18 m×7.5 m，主要放置三槽式全自動PAM干粉加藥裝置1套，PAC加藥裝置1套，N鹽、P鹽加藥設(shè)備1套。

3.2 生化處理段

水解酸化池4座，平面尺寸10.0m×8.0m。用于降解較難生化降解物質(zhì)或有毒物質(zhì)，提高污水的可生化性，從而保證后續(xù)曝氣池的處理效果。水解酸化池采用升流式運行方式，在運行過程中，能夠形成一定高度的污泥床，該污泥床具有較高的污泥濃度，能夠提高系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷能力，池內(nèi)設(shè)置組合填料，增加水與微生物的接觸面積，提高水解酸化池處理效率。單座水解酸化池設(shè)計規(guī)模75m3/h，COD負(fù)荷3.5 kg/（m3·d），停留時間8 h，轉(zhuǎn)鼓格柵渠2座，單座平面尺寸7.9 m×0.9 m，用以去除水中的顆粒物和絲狀物質(zhì)，保護(hù)后續(xù)MBR膜裝置不被絲狀物質(zhì)纏繞和尖利物體損壞，轉(zhuǎn)鼓格柵出水再進(jìn)入曝氣池進(jìn)行生化處理。配轉(zhuǎn)鼓格柵、無軸螺旋輸送機、電動渠道閘門各2臺。

曝氣池1座，平面尺寸66.1 m×48.0m，曝氣池為推流式曝氣池，用以去除來水的有機污染物（COD、BOD）。池內(nèi)設(shè)旋流曝氣器608只。設(shè)計規(guī)模350m3/h，設(shè)計污泥濃度6 g/L，設(shè)計污泥負(fù)0.08 kg COD/（kgMLSS·d），氣水比38∶1。

MBR池6座，平面尺寸15.0 m×5.4 m，用以使出水達(dá)到循環(huán)水補水要求。配套浸沒式MBR膜66套，產(chǎn)水泵12臺，污泥回流泵6臺，剩余污泥泵2臺以及配套化學(xué)清洗裝置。MBR池總設(shè)計規(guī)模350 m3/h，設(shè)計通量≤10.7 L/（m2·h）（100%工況）。

鼓風(fēng)機房1座，平面尺寸30.0 m×14.0 m，配曝氣池多級離心鼓風(fēng)機3臺，MBR池鼓風(fēng)機3臺。

3.3 污泥處理段

污泥濃縮池1座，直徑為14.0 m，用于降低污泥含水率，提高污泥脫水機的處理效率。配套周邊傳動污泥濃縮機1臺。

污泥貯池1座，平面尺寸5.0 m×5.0 m，收集濃縮污泥和氣浮池浮渣。配套潛水?dāng)嚢铏C1臺。

污泥脫水間1座，平面尺寸19.5 m×12.0 m，設(shè)臥式螺旋離心脫水機2臺，螺桿泵2臺，破碎切割機2臺，PAM加藥裝置1套。

3.4 污油處理段

污油池1座，平面尺寸3.0 m×2.0 m，用于存儲隔油池排出的浮油。

油水分離罐2臺，直徑5.0 m，污油油水分離后外運。

4 運行情況

4.1 出水達(dá)標(biāo)情況

本項目自2015年底啟動調(diào)試，根據(jù)水質(zhì)特點，調(diào)試重點指標(biāo)為COD，前期調(diào)試階段由于受來水水質(zhì)波動的影響，出水水質(zhì)也出現(xiàn)一定程度的波動，通過接種相似項目生化污泥，以及隨著生產(chǎn)裝置的穩(wěn)定及生化系統(tǒng)穩(wěn)定運行，COD出水水質(zhì)基本穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，符合初級再生水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。圖2為經(jīng)調(diào)試后基本穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的出水COD濃度曲線圖，出水COD達(dá)標(biāo)率為90%，隨著系統(tǒng)越來越穩(wěn)定，出水也將更加穩(wěn)定。

圖2 2016年5月份出水COD值

4.2 直接運行成本

運行成本，具體如下：

電費：本裝置平均耗電量為27 231.09 kW·h/d，電價以0.5元/（kW·h）計，電費為1.621元/t；藥劑費：藥劑費按0.373元/t；合計直接運行成本為：1.994元/t。

4.3 其他注意事項

（1）水解酸化池必須保證污泥和污水之間的充分接觸，配水系統(tǒng)兼有配水和污泥攪拌的功能，是設(shè)計的關(guān)鍵。水解酸化池常用的進(jìn)水配水形式主要有樹枝管式、穿孔管式、折流布水、一管一孔式和折流式。本項目設(shè)計為升流式水解酸化池，采用一管一孔布水方式，配水計算比較復(fù)雜，安裝要求高。

（2）主生產(chǎn)裝置為甲醇制烯烴項目，無氣化廢水產(chǎn)生，廢水中氨氮不高，不用設(shè)計生化缺氧脫氮工段。如煤制烯烴項目，應(yīng)注意氣化廢水高氨氮特點，根據(jù)總氮要求設(shè)計相應(yīng)的生化缺氧工藝。另外氣化廢水硬度較高，根據(jù)氣化廢水水量及硬度指標(biāo)進(jìn)行必要的除硬措施。

（3）MBR池空氣清洗管排放口應(yīng)高出池內(nèi)液面0.5 m以上，且排放口自動閥選用慢開式自動閥，避免瞬間開啟的放空操作產(chǎn)生巨響和泥水混合物四濺現(xiàn)象。

5 結(jié)論

結(jié)合甲醇制烯烴生產(chǎn)工藝及廢水水質(zhì)特點，采用“預(yù)處理除油+水解酸化+曝氣池+MBR”組合工藝處理此類廢水，出水效果好，出水COD穩(wěn)定在50mg/L以下，達(dá)到廠區(qū)循環(huán)水補充水的要求。

[1]李揚，李榮峰，杜娟娟，等.煤化工廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].山西水利科技，2015（2）：55-58.

[2]張駿馳.煤化工項目污水處理方案選擇及運行分析[J].化學(xué)工業(yè)，2015，33（6）：37-43.

[3]張汝有，朱飛燕.國內(nèi)甲醇制烯烴技術(shù)最新進(jìn)展[J].化工管理，2016（28）：169.

[4]袁學(xué)民，孫世謙，張蒙,等.國內(nèi)甲醇制烯烴技術(shù)最新進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，2012，32（12）：29-31.

[5]崔積山，王艷琪，段濰超，等.甲醇制烯烴裝置水系統(tǒng)問題分析及改進(jìn)建議[J].現(xiàn)代化工，2016，36（12）：124-128.

[6]劉婭琳，吳慧，林玉斌.焦化廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報，2008，18（3）：72-74.

（編輯：程?。?/p>

A Case Study of W astewater Treatment from M ethanol to Olefins Process

Zhou Dong1,Gao Na2
（1.Poten Environment Group Co.,Ltd,Beijing 100082,China；2.Departmentof Computer Engineering, Langfang Yanjing Polytechnic College,Langfang Hebei 065200,China）

The wastewater from purification and other production process in themethanol-to-olefin(MTO)process has a high chemical oxygen demand,although its biodegradability is relatively well,but it still contains some biorefractory or toxic substances,at the same time the water quality can be easily influenced by themain production equipment conditions.The process of oil removal pretreatment-hydrolytic acidification-aeration tank-membrane bioreactor was used for the treatment of wastewater,the treatment effects of COD and oils were from 1 200 mg/L to less than 50 mg/ L and from 90mg/L to less than 1mg/L,the effluentwas stable and can reach the standard.

methanol to olefins,wastewater treatment,process design,pretreatment,biochemical treatment

X703.1

A

1008-813X（2017）02-0071-04

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.02.19

2017-02-15

周棟（1984-），男，河北石家莊人，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，碩士，工程師，從事水污染控制方面的工作。