煤制乙二醇高鹽廢水處理方案探討

劉義釩

(洛陽永金化工有限公司，河南 洛陽 471000)

1 煤制乙二醇技術(shù)工藝現(xiàn)狀

從現(xiàn)階段我國發(fā)展來看，煤制乙二醇生產(chǎn)技術(shù)主要分為直接合成法以及間接合成法。直接合成法主要以煤作為基本原料，先合成一氧化碳和氫氣，然后再通過合成氣進一步合成乙二醇。間接合成法主要包括烯烴法和草酸酯法，烯烴法先用煤合成甲酸，再合成乙烯，最終環(huán)氧化得到乙二醇；草酸酯法是先制得草酸酯，再加氫并精制得乙二醇。對烯烴法的研究我國目前還不算是太深入，離工業(yè)化道路發(fā)展還有很長的一段路要走；草酸酯法通過相關(guān)氣化以及分離提純?nèi)缓蠹尤胂嚓P(guān)氫氣的合成工藝顯得更實用，更適合工業(yè)化生產(chǎn)，目前，我國大部分企業(yè)已經(jīng)將其投入使用，并計劃使用這種方法進一步生產(chǎn)乙二醇。隨著我國環(huán)境保護理念的提升，化工企業(yè)，應(yīng)當(dāng)以保護環(huán)境為主，不能以犧牲生產(chǎn)環(huán)境作為代價來實現(xiàn)企業(yè)自身價值[1]。煤制乙二醇廢水的處理非常重要。

2 煤制乙二醇廢水來源及處理方案

2.1 氣化工藝廢水來源及處理方案

氣化廢水是煤制乙二醇實踐廢水的主要來源。污染物成分主要為相關(guān)氰化物、苯酚、硫化物、氨和有機物。由于處理工藝和煤質(zhì)的差異等不確定因素影響，廢水成分不同，所以廢水的具體處理必須進行區(qū)別對待。流化床和空氣循環(huán)床的廢水質(zhì)量明顯優(yōu)于固定床，在不同的污染物中廢水含鹽濃度大小也有一定的差距。相對應(yīng)的廢水成分復(fù)雜，不僅有機污染物比例高，而且這種類型的廢水處理工藝復(fù)雜且難以處理。處理過程包括使用酚胺回收裝置對廢水中的酚胺進行回收和預(yù)處理，并使用基于消除化學(xué)需氧量、生化需氧量和氨氮的生化處理過程來處理廢水中的污染物。流化床工藝產(chǎn)生的主要廢水是高含氣洗滌廢水，這些廢水含有大量氰化物、酚類化合物、油和有毒有害物質(zhì)，如氨。廢水成分分析顯示廢水中氨氮含量較高，主要含有酚類化合物、多環(huán)芳烴等。對于流化床工藝產(chǎn)生的廢水，在廢水處理過程中，需要根據(jù)廢液的特點建立渣水分離系統(tǒng)，然后采取有針對性的措施，如氣水分離和酚氨回收[2]。空氣循環(huán)床氣化工藝溫度較高，碳轉(zhuǎn)化率高，同時還具有一定的高鹽濃度，沒有液態(tài)焦油渣存在?？梢圆捎盟簼{氣化技術(shù)，主要特點是存在高懸浮物以及相對應(yīng)的高氨氮。由于高溫氣化過程中相關(guān)水質(zhì)相對清潔，所以有機污染水平相對較低，這些廢水通過一個污水分離系統(tǒng)進行分離，并在閃蒸時針對相關(guān)懸浮物質(zhì)和高氨氮的特性進行混合或預(yù)處理。

2.2 酯化工藝廢水來源及處理方案

在煤制乙二醇項目中，酯化類工藝對乙二醇的獲取至關(guān)重要，但酯化類工藝廢水是不可避免的。酯法廢水成分分析表明，主要污染物為醇類、硝酸鹽類等，以高鹽廢水形式而存在。目前，酯化廢水處理主要采用膜分離技術(shù)、熱蒸發(fā)技術(shù)以及兩種技術(shù)的結(jié)合。由于乙酰膽堿血清的鹽含量高，通常2%～4%，并且成分復(fù)雜、顏色較深、pH值低、化學(xué)需氧量和生化需氧量含量高，如果直接通過蒸發(fā)結(jié)晶處理，蒸汽的能耗非常高；如果單純使用膜分離技術(shù)，由于含鹽量高，成分復(fù)雜，操作時容易造成膜堵塞，膜污染被堵塞。基于這一分析，酯工段含鹽廢水的處理可以通過“預(yù)處理—膜分離—蒸發(fā)”的組合工藝來完成。目前，實踐中最常用的脫鹽技術(shù)是混合沉淀、機械過濾和活性炭吸附。

2.3 變換工藝廢水來源及處理方案

在煤制乙二醇項目的實施過程當(dāng)中，相關(guān)處理過程必不可少，相關(guān)處理過程中還會產(chǎn)生廢水。根據(jù)現(xiàn)階段分析，處理過程產(chǎn)生的廢水主要是處理過程中產(chǎn)生的冷凝液，主要含有氨氮。廢水在處理過程中的污染物含量相對簡單，具體的水處理措施相對簡單，通常在后續(xù)生化處理之前使用蒸汽配方進行氨處理。

2.4 全廠廢水處理方案

氣化和酯化廢水在被引入下一個廢水處理系統(tǒng)之前必須進行預(yù)處理。為了能夠進一步有效實現(xiàn)廢水的“去污分流”和“雨污分流”，必須有兩個廢水處理系統(tǒng)。其一是全廠生化處理系統(tǒng)，其主要作用是處理所有生產(chǎn)工藝廢水，包括生活試驗廢水以及排污水等；另一套是全廠水再利用系統(tǒng)，其主要作用是有效處理循環(huán)水系統(tǒng)中的廢水，并去除污水中的鹽水。在全廠廢水處理過程中，生化廢水處理系統(tǒng)和中央水處理系統(tǒng)的具體用途是不同的，需要分別說明。對于生化處理系統(tǒng)，首先，必須對設(shè)計水質(zhì)有明確要求以提高系統(tǒng)的應(yīng)用效率。如必須明確要求氣化和酯化預(yù)處理后的水質(zhì)，必須確定進入生化處理系統(tǒng)的水質(zhì)標(biāo)準。第二，設(shè)計廢水處理方案。從合成水廢水的水質(zhì)分析入手，廢水中有機物含量相對較高，廢水是生化的，則處理過程中基本工藝必須是生化的。當(dāng)然，除了有機物以及鹽分之外，還有其他污染物，比如氨氮，這也是為什么在生化處理過程中采用氨氮脫氮來去除廢水中的氨氮。最后，設(shè)計了“厭氧酸化、生物脫氮和深度處理”相結(jié)合的技術(shù)，通過綜合各種因素來處理廢水。整個過程由預(yù)處理階段、生化處理階段、深度處理階段和污泥處理階段四個部分組成。循環(huán)水系統(tǒng)排水、污水站排水等廢水主要含鹽和少量SS，有機物含量較低。在處理過程中，可采用反滲透超濾工藝，向循環(huán)水系統(tǒng)中添加大量的水，最大限度地減少項目廢水排放量[3]。

3 煤制乙二醇廢水處理高效方案展望

為了能夠進一步有效解決煤制乙二醇廢水排放問題，通過查閱相關(guān)資料以及實踐考察，分析得到現(xiàn)階段處理相關(guān)煤制乙二醇高鹽廢水最有效的方法為蒸發(fā)結(jié)晶方法。而這種方法也存在一定的缺點，在應(yīng)用過程中會造成較大的能耗，成本較高，因此采取雙效或多效蒸汽結(jié)晶，通過多效蒸發(fā)以及閃蒸真空結(jié)晶來進一步有效達到鹽水分離。首先，利用相關(guān)高壓反滲透工藝對相關(guān)污水進行預(yù)處理工作，將相關(guān)廢水的質(zhì)量分數(shù)提高檔位，在反滲透系統(tǒng)中可以有效采取換熱系統(tǒng)，先對高鹽廢水進行降溫，然后經(jīng)過預(yù)過濾系統(tǒng)，根據(jù)相關(guān)超濾以及盤片過濾，進一步有效去除水中顆粒，從而使其能夠進入第一級反滲透系統(tǒng)。經(jīng)過第一級處理后，再經(jīng)過高壓反滲透系統(tǒng)進行有效過濾，將高鹽廢水進行濃縮，然后將其送入多效蒸發(fā)系統(tǒng)進行固液分離。首先采取蒸發(fā)將溶質(zhì)鹽與溶質(zhì)水進行有效分離，在相對應(yīng)的多元蒸發(fā)過程中，采用能源互相轉(zhuǎn)換利用的方式來實現(xiàn)有效利用，將二次蒸汽當(dāng)作相對應(yīng)的加熱蒸汽，將其有效引入到另一個蒸發(fā)器，如若相對應(yīng)的壓力以及沸點均較低，那么二次蒸汽則可以有效起到加熱熱源的作用，在三次蒸汽和二次蒸汽中也可以循環(huán)利用這一原理，這樣就可以有效降低成本[4]。在閃蒸真空結(jié)晶方案中，使得濃度及溫度較高的物料進入減壓系統(tǒng)中，使水分蒸出，同時帶走大量熱量，物料自身溶解度隨著溫度變化而析出晶體，也可以將其作為原材料使用，從而實現(xiàn)相關(guān)工藝零排放。雖然上述方案應(yīng)用效果較為良好，但是在實踐過程中，蒸汽分離還存在著消耗能量過大的問題，因此這種煤制乙二醇廢水處理高效方案還需相關(guān)研究人員進一步研究[5]。