1 概 述

　　中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司神華煤直接液化項目(簡稱神華鄂煤直接液化項目)是我國也是世界上第一個煤直接液化商業性建設項目，生產油品 108 萬 t/a，該項目污水處理裝置2008 年投運，按照煤直接液化項目環評批復，要求污水零排放，所以除雨水和清凈下水外，不對外排放污水。神華鄂煤直接液化項目是世界上首個煤直接液化的工業化示范裝置，煤直接液化過程中產生的廢水具有 COD、氨氮、硫化物濃度高及生物毒性大、色度深、難生物降解、水質波動大等特點;且煤直接液化廢水的治理技術尚沒有成功經驗可以借鑒;由于項目周邊沒有納污水體，根據環評要求，按照“污水零排放”標準建設項目，這也大大增加了廢水處理的難度。煤制油分公司為實現污水全部達標回用，深入開展污水處理技術和污水綜合利用研究、實踐，不斷加大污水源頭治理和污水處理工藝流程開發，聯合高校、科研院所、設計單位、工程公司開展科研攻關，開發了煤直接液化污水處理成套系統集成技術，并實現工業應用。神華鄂煤直接液化項目實現廢水回用率達到了 99.6以上，為我國煤制油化工項目的可持續發展和綠色發展開辟了一條新路。

　　煤直接液化項目產生的污水共分為 4 類，分別是高濃度含硫污水、低濃度含油污水(含生活污水)、催化劑廢水和含鹽廢水。高濃度含硫污水主要是煤直接液化生產過程中產生的含硫、酚類等有機物的廢水;低濃度含油污水主要是各裝置塔、容器等放空、沖洗排水，機泵填料函排水及廠區生活污水等;催化劑廢水是煤直接液化催化劑制備過程中產生的含硫酸銨的工業廢水;含鹽廢水是指循環水場排污水、電廠廢水等產生無機鹽類的工業污水。針對上述 4 種工業廢水，煤制油分公司本著“清污分流、污污分治、分質回用”的原則，分別采用了不同的工藝及組合模式進行處理，分質回用，污水經處理后達到零排放要求。

　　2 煤直接液化項目污水處理零排放工藝應用

　　2.1 低濃度污水處理工藝應用

　　低濃度污水處理工藝主要處理全廠含油污水、生活污水及煤制氫氣化污水等，要求進水 COD 質量濃度小于 1 000 mg/L，采用了活性污泥 A/O 處理法，包括生化隔油、渦凹氣浮、推流鼓風曝氣、二次沉淀和多介質過濾工藝，裝置處理能力為 204 m3/h，將裝置內含油污水和廠區以及生活區含油污水在生化系統處理，其出水直接進入污水深度處理系統繼續處理。低濃度污水進出水水質指標見表 1。

　　2.2 高濃度污水處理工藝應用

　　高濃度污水指經汽提、脫酚裝置處理后的出水，主要包括煤液化、加氫精制、加氫裂化及硫磺回收等裝置排出的含硫、含酚污水，設計規模 100 m3/h。采用高級催化氧化 + 高效曝氣生物濾池工藝 + 臭氧氧化組合工藝處理高濃度污水，來水經過渦凹氣浮、溶氣氣浮、中和池、pH 破乳調節池、高效催化氧化單元、混凝沉淀池、多介質過濾器、高效生物曝氣濾池(3T-BAF，分為厭氧、缺氧、好氧三段 15 級，生化停留時間達 100 h)、臭氧氧化系統等工段后，進入深度處理 A/O池和 MBR 膜池，進一步處理后，回用于循環水系統和全廠回用水系統。煤直接液化高濃度污水是煤制油項目特有的工藝污水，其 COD 質量濃度最高可達到 10 000 mg/L，含雜環類芳烴、酚類等難降解的有機物且廢水有毒性。高濃度污水處理工藝各工段的進出水指標見表 2。

　　2.3 含鹽污水處理工藝應用

　　2.3.1 含鹽污水預處理工藝

　　含鹽污水預處理工藝主要處理全廠循環水場排污水、除鹽水站酸堿中和廢水和深度處理脫鹽回用工藝的 RO 濃水，采用混凝沉淀、微濾和反滲透雙膜工藝進行處理，產生的 RO 濃液與電廠廢水混合后，進入含鹽廢水降膜循環蒸發工藝再處理，RO 產品水直接進入深度處理精制反滲透單元，處理后回用于電廠補水。含鹽污水預處理工段進出水指標見表 3。

　　2.3.2 含鹽廢水和硫酸銨廢水蒸發工藝

　　含鹽廢水和硫酸銨廢水蒸發工藝主要采用 GE 公司的兩效蒸發器，第一效蒸發器主要處理含鹽廢水，第二效蒸發器主要處理煤直接液化催化劑制備單元排放的硫酸銨廢水，通過進料罐、鹽種投加系統、板式換熱器、除氧器、蒸發器、旋流分離器、空冷器、減溫減壓器等設備進行處理，其一效蒸發器的產品水直接回用于電廠，產生的濃液進入含鹽濃水分質結晶單元處理，最終產生的硫酸鈉產品外賣，雜鹽進行填埋處置，產品水直接回用于精制反滲透單元，處理后回用于電廠;二效蒸發器產生的產品水直接進入污水汽提進行脫氨后，回用于催化劑制備單元，產生的濃水直接通過硫酸銨結晶裝置，生產硫酸銨化肥外賣。

　　2.3.3 含鹽濃水和硫酸銨濃液結晶工藝

　　含鹽濃水分質結晶裝置包括預處理系統和結晶系統，結晶系統包括硫酸鈉結晶系統和雜鹽結晶系統。分質結晶裝置主要處理含鹽廢水蒸發器產生的濃縮液，其主要成分為硫酸鈉，其次為氯化鈉、多種無機鹽雜質和有機物。按照生產要求，將濃鹽水進行結晶處理，對固體雜鹽進行資源化利用，實現含鹽廢水的零排放。實際運行中，一效蒸發器系統排出的濃鹽水水量 15 m3/h， 濃鹽水的含鹽質量濃度約為 120 000mg/L，此時，濃鹽水分質結晶零排放裝置回收的總產品水量約 13.6 m3/h，系統總的水回收率約為 91 。分質結晶裝置的設計規模為 15 m3/h，產出硫酸鈉結晶鹽 0.7 t/h~1.4 t/h，雜鹽 1.1 t/h~1.4 t/h，濾餅約0.31 t/h，回收產品水 13.6 t/h，蒸汽凝液 13.2 t/h。

　　硫酸銨廢水主要來自催化劑制備單元，主要經污水處理場的零排放裝置二效蒸發器進行蒸發處理，處理后的濃縮液再去硫酸銨結晶裝置進行處理，設計處理能力 12 t/h，進水中鹽質量濃度為 375 000 mg/L~475 000 mg/L，總懸浮固體質量濃度為 50 000 mg/L~100 000 mg/L，脫水后的硫酸銨產品 70 t/d 外賣化肥廠，實現了硫酸銨廢水的零排放，從而取得良好的經濟效益和社會效益。硫酸銨蒸發結晶單元進行的硫酸銨濃縮液處理采用單效蒸發工藝，主要設備有減溫減壓器、加熱器、水冷器、真空泵、旋流分離器和離心機。來自蒸發工序的濃縮液(70 ℃~90 ℃)進入濃縮結晶室的上部閃蒸。蒸發室內料液溫度控制在 52 ℃~65℃，經加熱、蒸發、結晶，無機鹽全部以固態的形式析出，用給料泵將高濃度漿料送至旋流分離器，再到離心機脫水。脫水后的固態物含水質量分數約為 5 ，由汽車運至硫酸銨堆場，外賣給化肥廠。離心母液返回至離心母液桶，再用泵打至結晶循環泵入口，繼續蒸發、濃縮、結晶，無母液外排，蒸發產生的二次凝液直接回用于催化劑制備單元循環使用，實現了硫酸銨廢水零排放。 

　　2.4 深度處理工藝應用

　　2.4.1 深度處理 AO 和 MBR 工段

　　深度處理 AO 和 MBR 工段接納的污水分別為生活污水和低濃度含油污水生化池出水、高濃度污水臭氧氧化出水及脫鹽回用工段的超濾反洗排水，主要工藝采用生化處理 A/O 工藝和 MBR 膜處理工藝，處理后出水經檢測合格后，一部分至脫鹽回用工段的原水罐，另一部分至生化回用水池，回用于全廠循環水系統;處理后出水若檢測不合格，出水則經現有活性炭吸附后，進入濾后水池，再經泵提升至脫鹽回用工段的原水罐。

　　2.4.1 脫鹽回用工段

　　脫鹽回用工段主要接納深度處理 AO 和 MBR 工段合格產品水或不合格產品水經過活性炭吸附后的合格水，經超濾和反滲透處理后，產水有 3 個去向，一是去產品水罐，經泵送至電廠替代新鮮水;二是用于全廠回用水管網，替代新鮮水;三是作為深度處理區域內的用水。反滲透產生的濃水經泵提升至含鹽廢水緩沖罐再處理。

　　2.4.2 產品水精制工段

　　產品水精制工段為另一獨立工序，主要接納含鹽廢水預處理 RO 產品水、含鹽廢水一效蒸發器產品水、汽提后的硫酸銨蒸發器產品水、鍋爐排污水及經多介質過濾器處理的超濾反洗排水，經過超濾、反滲透處理后，產品水直接回收至產品水罐，經泵送至電廠回用替代新鮮水，反滲透濃水經泵提升至生化回用水池補充循環水系統回用。深度處理各工段進出水水質見表 4。

　　3 煤直接液化污水處理其他系統

　　3.1 污泥處理系統

　　煤直接液化項目污水處理裝置系統內的污泥主要來源于隔油池排泥、氣浮排泥、活性污泥、油泥浮渣等，首先將污泥收集在剩余污泥池和油泥浮渣池內，通過污泥泵排至三泥脫水罐(共 6 組)，進行重力沉降，沉降后的污泥再通過污泥輸送泵，打入離心脫水機進行脫水，脫水后污泥的含水質量分數可以達到80 左右。脫水后的污泥回收至濕污泥料倉，通過螺桿泵輸送至污泥干化系統進一步脫水，其干污泥的含水質量分數可以達到 10 左右，干污泥直接送自備電廠燃煤鍋爐摻燒處置。

　　3.2 惡臭氣體治理系統

　　惡臭氣體治理單元主要收集污水場內含油污水隔油池、生活污水緩沖池、氣化廢水氣浮系統、高低濃度渦凹氣浮、三泥脫水罐、生化系統 A/O 池及高濃度高效曝氣濾池等排放的惡臭氣體。這些氣體經氣體收集系統收集，首先進入生物除臭裝置預處理段進行隔油、溫度調節、除塵及增濕，然后進入生物除臭主體設備，廢氣中的污染物與生物除臭裝置的生物填料中的微生物接觸，被微生物捕獲降解、氧化，使污染物分解為無害的 CO2 和 H2O，未完全降解的、難降解的化合物經離子氧二次氧化為無害的物質，凈化后的廢氣由風機抽出，直接從排氣筒排放。在廢氣濃度很低、營養物質不足時，由循環泵提升循環箱中的營養液到生物填料床頂部，均勻的噴淋在生物填料上，為微生物提供營養，促進微生物生長繁殖。生物凈化成套裝置采用經特別篩選過的生物濾料，并將篩選的微生物菌種固定在生物濾料上，生物濾料由耐腐蝕塑料格柵板承托，實現均勻布氣供氧。在生物除臭設備內部，固定了多種生物菌種(脫硫菌、BTMB 苯系化合物降解菌)，以適應復雜的廢氣成分。經過惡臭氣體處理后的廢氣達標排放。

　　3 存在的問題與探討

　　神華鄂煤直接液化項目污水處理裝置已經運行10 a 時間，還存在一些問題和需要改進的地方。

　　(1)含鹽系統蒸發器管束的快速清洗疏通方法還需要進一步研究探討。

　　(2)高濃度污水系統生物曝氣濾池內填料的運行使用壽命一般為 5 a，需要尋找更長使用周期的填料來替代。

　　(3)由于煤直接液化催化劑廢水攜帶煤粉較多，需要研究去除煤粉的設施。

　　(4)煤氣化廢水中所含煤粉和懸浮物較高，需要考慮設置去除廢水懸浮物的設施。

　　(5)煤直接液化項目污水處理單元運行成本較高，需要繼續研究探討裝置內節能降耗、節水減排等措施，以降低污水處理運行成本。

　　總之，通過近幾年的技術攻關和技術改造，污水零排放工藝在煤直接液化項目污水處理裝置中的應用實現了真正的污水零排放， 污水回用率達到了99.6 以上，為煤化工項目污水處理零排放起到了示 范作用。