煤焦油加氫裝置生產(chǎn)廢水處理MCT懸浮床加氫技術(shù)

MCT（Mixed cracking treatment）懸浮床加氫技術(shù)是由三聚環(huán)保和華石能源公司聯(lián)合自主研發(fā)的超級懸浮床工藝技術(shù)，它是國內(nèi)首套成功實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的劣質(zhì)重油懸浮床加氫技術(shù)，該工藝突破了傳統(tǒng)的重油加氫工藝對劣質(zhì)重油的加工難度，原料轉(zhuǎn)化率達(dá)到96％以上，輕油收率超過90％。15．8萬t／aMCT懸浮床工業(yè)裝置在河南鶴壁實現(xiàn)了一次性開車成功，加工重質(zhì)煤焦油、減壓渣油等劣質(zhì)原料，目前已經(jīng)平穩(wěn)運行500多天。

本文結(jié)合該MCT懸浮床煤焦油加氫裝置生產(chǎn)廢水處理工程，介紹MCT懸浮床煤焦油加氫裝置生產(chǎn)廢水水質(zhì)特征，廢水處理工藝流程，給出主要廢水處理構(gòu)筑物（裝置）的設(shè)計參數(shù)和工程運行效果，為同類廢水的處理及回用提供參考。

1、廢水來源和水質(zhì)

MCT懸浮床加氫裝置自2014年在河南省鶴壁市開始建設(shè)，2016年2月完成一次投料順利開車，該裝置除了加工常、減壓渣油外，還可加工各類煤基重質(zhì)原料油，如煤瀝青，高、中溫煤焦油等原料，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)運營均得到了同行業(yè)的肯定。該裝置產(chǎn)生的廢水具有高酚、高CODCr、高氨氮的特點，并含有多環(huán)芳烴和雜環(huán)芳烴類等難生物降解物質(zhì)，處理難度大。裝置生產(chǎn)過程中主要產(chǎn)生2路高濃度廢水，一路是原料煤焦油（含水量小于2％）因升溫產(chǎn)生的廢水；另外一路是懸浮床加氫裝置在煤焦油加氫過程中產(chǎn)生的廢水。2路廢水均呈現(xiàn)高酚、高CODCr、高含油的“三高”狀態(tài)，裝置主要的廢水組成及水質(zhì)如表1所示。

原料切水屬于原料煤焦油在靜置分層情況的切水和常壓升溫過程中分離出來的原料廢水，這部分水中的污染物主要有酚類、石油類等。加氫裂化廢水為加氫裂化裝置生產(chǎn)過程中的注水及加氫分解有機物產(chǎn)生的水。

2、廢水處理工藝

根據(jù)廢水來源、水質(zhì)特征和排放水質(zhì)要求，參考相關(guān)煤化工廢水處理工藝，本項目設(shè)計采用預(yù)處理、生化處理和深度處理相結(jié)合的處理工藝流程。

2．1 預(yù)處理

針對多股不同濃度的廢水來源，將原料切水先經(jīng)過“罐中罐”及過濾器除油后，與加氫裂化廢水在酸性水槽中混合，經(jīng)靜置、沉淀、除油后經(jīng)汽提塔脫除水中的氨氮和硫化物。然后送往調(diào)節(jié)水池與循環(huán)水排污水、檢修沖洗廢水混合進(jìn)行水量和水質(zhì)調(diào)節(jié)，稀釋后首先經(jīng)過隔油池除去油泥和分散油，溶解性油進(jìn)入氣浮后通過浮選方法從水中分離出來。具體預(yù)處理流程如圖1所示。

預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)如表2所示。由表2可見，廢水預(yù)處理系統(tǒng)對CODCr、氨氮和油有較好的去除效果，CODCr去除率達(dá)到72．0％，氨氮去除率達(dá)到99．3％，油去除率達(dá)74．2％；對揮發(fā)酚的去除率較低，僅為30．9％，說明酚與廢水難以分離，通過物理法處理對揮發(fā)酚的降低效果不佳。廢水預(yù)處理前后pH值由11降至8的原因是由于大部分的氨氮被汽提出來所致。

2．2 生化處理

生化處理措施主要包括A2／O、SBR等多種技術(shù)的組合。其中SBR工藝為后期技改增加的工藝。由于A2／O出水水質(zhì)碳氮比失調(diào)（CODCr低、氨氮高）且可生化性差，故為了同時提高整個系統(tǒng)CODCr和氨氮的去除率，采取A2／O與SBR工藝既并聯(lián)又串聯(lián)的運行方式。廢水生化處理工藝流程如圖2所示。

由于生化處理前CODCr和油、酚含量仍過高，本生化處理系統(tǒng)采取了兩級A2／O生化處理單元（均為接觸氧化工藝）和一套SBR單元以降解廢水中的有機物和酚，實現(xiàn)脫氮除磷的目的。A2／O生化池處理量為6t／h，其進(jìn)水CODCr質(zhì)量濃度為4041mg／L，氨氮質(zhì)量濃度為52．9mg／L，該接觸氧化工藝增設(shè)有污泥回流系統(tǒng)，其回流方式為每運行7h回流污泥1h，且每天排泥一次來保證污泥沉降比控制在SV30≤3％。通過添加磷酸氫二鈉和液堿來保證生化池中生物活性和pH值在一定范圍，設(shè)置膜式曝氣盤控制A池溶解氧質(zhì)量濃度在0．2～0．5mg／L，O池末端溶解氧質(zhì)量濃度在3～6mg／L。

SBR單元共包括水解酸化池（150m3）、進(jìn)水緩沖池（100m3）、SBR反應(yīng)池（550m3）、出水緩沖池（100m3），出水經(jīng)過砂濾罐過濾除去部分懸浮物后進(jìn)入后續(xù)深度處理系統(tǒng)。水解酸化池的污泥攪拌方式為由循環(huán)攪拌泵從進(jìn)水緩沖池抽水打至水解酸化池底部，然后水解酸化池溢流出水進(jìn)入進(jìn)水緩沖池。SBR反應(yīng)池的運行過程分為進(jìn)水（20min）、攪拌（55min）、曝氣（210min）、沉淀（55min）、潷水和排泥（20min）5個階段。上游連續(xù)進(jìn)水進(jìn)入SBR系統(tǒng)的進(jìn)水緩沖池，但其出水間歇進(jìn)入SBR反應(yīng)池（約每6個小時進(jìn)水一次，進(jìn)水量可根據(jù)進(jìn)水緩沖池的液位通過調(diào)整SBR進(jìn)水泵的運行時間完成進(jìn)水），SBR反應(yīng)池的出水方式為間歇出水至出水緩沖池，然后再連續(xù)排水至后續(xù)系統(tǒng)。SBR反應(yīng)池是集硝化、反硝化在同一池內(nèi)進(jìn)行，可進(jìn)一步降低CODCr和氨氮濃度。該系統(tǒng)進(jìn)水量達(dá)10t／h，進(jìn)水CODCr質(zhì)量濃度為2085mg／L，氨氮質(zhì)量濃度為42．27mg／L。利用磷酸氫二鈉和液堿調(diào)整SBR池中生物活性，在曝氣階段水中的溶解氧質(zhì)量濃度控制在5.0～7．5mg／L，污泥沉降比SV30控制在（20±3）％，遠(yuǎn)高于A／O池。

預(yù)處理的來水經(jīng)過A2／O生化法處理后出水CODCr質(zhì)量濃度為528mg／L，氨氮質(zhì)量濃度為31．4mg／L。出水再次進(jìn)入SBR系統(tǒng)進(jìn)行二次生化處理。

經(jīng)過SBR工藝處理后出水CODCr質(zhì)量濃度為318mg／L，氨氮質(zhì)量濃度為22．5mg／L，油質(zhì)量濃度為12．9mg／L，酚質(zhì)量濃度為16．9mg／L，CODCr去除率為74．6％，氨氮去除率為67．4％。從整體效果來看，生化處理前后氨氮質(zhì)量濃度由52．9mg／L下降至22．5mg／L，去除率為57．5％，CODCr質(zhì)量濃度由4041mg／L降至318mg／L，去除率為92．1％，油去除率為91．0％，揮發(fā)酚去除率為95．7％。

2．3 深度處理

焦油加工廢水中的大部分污染物質(zhì)經(jīng)預(yù)處理和生化處理得以去除，但部分分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多元酚難以分解，給生化處理帶來一定困難，而且焦油加工廢水含較高濃度的難分離的酚，它能附著在微生物表面形成油膜，阻礙了生化處理池內(nèi)有機質(zhì)的氧轉(zhuǎn)移效果。因此廢水要實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，還需要經(jīng)過深度處理措施，進(jìn)一步降低油、酚和CODCr等有機污染物。本工程深度處理工藝選用臭氧氧化和WCAB復(fù)式曝氣生物濾池串聯(lián)工藝，最終達(dá)到排放至市政污水處理廠的指標(biāo)。廢水深度處理工藝流程如圖3所示。

砂濾罐出水進(jìn)入臭氧反應(yīng)塔和臭氧緩沖罐，再經(jīng)過復(fù)式曝氣生物濾池處理，經(jīng)相應(yīng)過濾后通過監(jiān)控水池達(dá)標(biāo)外排。臭氧投加量為40g／L，曝氣生物濾池的溶解氧質(zhì)量濃度控制在1～3g／L。深度處理前后的廢水水質(zhì)如表3所示。

經(jīng)過深度處理后，排放水質(zhì)達(dá)到了市政污水處理廠要求的ρ（CODCr）＜300mg／L、ρ（氨氮）＜30mg／L的指標(biāo)要求。

3、結(jié)語

針對MCT煤焦油懸浮床加氫裝置產(chǎn)生的廢水具有酚、CODCr、油類物質(zhì)濃度高的特性，采取預(yù)處理－生化處理－深度處理的組合工藝，保證了各類污染物的降解和去除，最終達(dá)到排放市政污水處理廠的設(shè)計要求，該組合工藝的應(yīng)用實踐可為未來大型懸浮床加氫裝置廢水處理工藝提供參考。（來源：鶴壁華石聯(lián)合能源科技有限公司）