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(jí)懸浮床工藝技術(shù)，它是國(guó)內(nèi)首套成功實(shí)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(duì)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(guò)90％。15．8萬(wàn)t／aMCT懸浮床工業(yè)裝置在河南鶴壁實(shí)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(yùn)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(jì)參數(shù)和工程運(yùn)行效果，為同類廢水的處理及回用提供參考。

1、廢水來(lái)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(yùn)營(yíng)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(diǎn)，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(guò)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(guò)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(guò)程中分離出來(lái)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(guò)程中的注水及加氫分解有機(jī)物產(chǎn)生的水。

2、廢水處理工藝

根據(jù)廢水來(lái)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(xiàng)目設(shè)計(jì)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(duì)多股不同濃度的廢水來(lái)源，將原料切水先經(jīng)過(guò)“罐中罐”及過(guò)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(guò)隔油池除去油泥和分散油，溶解性油進(jìn)入氣浮后通過(guò)浮選方法從水中分離出來(lái)。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(jiàn)，廢水預(yù)處理系統(tǒng)對(duì)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(duì)揮發(fā)酚的去除率較低，僅為30．9％，說(shuō)明酚與廢水難以分離，通過(guò)物理法處理對(duì)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(lái)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(shí)提高整個(gè)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(yùn)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(guò)高，本生化處理系統(tǒng)采取了兩級(jí)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(jī)物和酚，實(shí)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(yùn)行7h回流污泥1h，且每天排泥一次來(lái)保證污泥沉降比控制在SV30≤3％。通過(guò)添加磷酸氫二鈉和液堿來(lái)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(guò)砂濾罐過(guò)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(yùn)行過(guò)程分為進(jìn)水（20min）、攪拌（55min）、曝氣（210min）、沉淀（55min）、潷水和排泥（20min）5個(gè)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(gè)小時(shí)進(jìn)水一次，進(jìn)水量可根據(jù)進(jìn)水緩沖池的液位通過(guò)調(diào)整SBR進(jìn)水泵的運(yùn)行時(shí)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(lái)水經(jīng)過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(jī)質(zhì)的氧轉(zhuǎn)移效果。因此廢水要實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，還需要經(jīng)過(guò)深度處理措施，進(jìn)一步降低油、酚和CODCr等有機(jī)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(guò)復(fù)式曝氣生物濾池處理，經(jīng)相應(yīng)過(guò)濾后通過(guò)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(guò)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(yǔ)

針對(duì)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(jì)要求，該組合工藝的應(yīng)用實(shí)踐可為未來(lái)大型懸浮床加氫裝置廢水處理工藝提供參考。（來(lái)源：鶴壁華石聯(lián)合能源科技有限公司）