本文通過對國內煤制烯烴項目工藝流程常規(guī)設置及實際運行情況的調研，總結了污水生化處理系統(tǒng)常見的問題，并針對性提出了解決措施、建議。本研究對新建裝置以及老裝置的改造都有一定的借鑒意義。

眾所周知，我國煤化工項目方興未艾，已成為國家重要的能源儲備。煤制烯烴項目作為煤化工的一個重要分支，也因此受到廣泛關注。當前國內煤制烯烴項目一般是以煤為原料先生產甲醇，再將甲醇轉化為烯烴并進一步生產聚乙烯、聚丙烯等最終產品。

由于國內大部分煤制烯烴項目地處中西部地區(qū)，面臨煤多水少、水資源緊張和缺乏納污水體、排污受限的問題，因此實施廢水“零”排放對于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

煤制烯烴項目產生的廢水成分復雜、污染物種類多、濃度高，加上國家環(huán)保部門對煤化工企業(yè)環(huán)保標準的不斷提高，促使煤制烯烴項目在污水處理方面認真貫徹清污分流、污污分治、一水多用、節(jié)約用水的原則，對不同水質的廢水分別進行處理，最大限度提高水的重復利用率及廢水資源化率。

根據煤制烯烴項目來水水質的不同，配套的污水處理場往往會優(yōu)化集成各種不同的處理工藝，比如污水生化處理、含鹽污水膜處理、高效膜濃縮、濃鹽水蒸發(fā)結晶、廢堿液焚燒等，力爭最終實現污水“零排放”的目標。由此，促進了很多污水處理新技術的產生和應用，同時對污水處理的標準也有了更高的要求，這也導致很多煤制烯烴項目在污水處理中出現了這樣那樣的問題，增加了項目運行難度和環(huán)保風險，亟待解決。污水生化系統(tǒng)作為煤制烯烴污水處理的龍頭，它的運行好壞直接決定了整個污水處理場的運行效果，因此筆者對污水生化系統(tǒng)出現的問題進行了深刻剖析。

01 來水溫度高

1 問題現象及原因分析

一般情況下，按照污水處理場設計要求，上游工藝裝置污水排放溫度應小于40 ℃，以滿足生化系統(tǒng)運行溫度要求。

但實際運行的很多煤制烯烴項目都存在主裝置排水〔氣化污水、MTO（甲醇制烯烴）污水〕水溫較難控制，經常出現高溫排水。水溫過高，則對生化系統(tǒng)運行有很大負面影響，如出現生化污泥活性差，出水懸浮物高，溫度高的生化產水排至膜系統(tǒng)導致微生物滋生過快，使膜的脫鹽率及運行壽命降低等問題，嚴重時會導致活性污泥死亡，影響生化系統(tǒng)出水水質。圖1為2017年國內幾個煤制烯烴項目的生化綜合進水溫度。

氣化污水、MTO污水在界區(qū)內均經過換熱器換熱后排放。以新疆某煤制烯烴項目為例，經過分析，MTO裝置外排污水溫度超標的原因：因催化劑磨損、破碎等造成沉降罐催化劑細粉不斷積聚至末端，使含催化劑細粉的MTO污水在換熱器管束中不斷形成污垢層，導致MTO污水與換熱介質接觸面換熱效果下降，MTO污水不能有效降溫，致使排放至污水場的MTO污水溫度居高不下，達到50 ℃。

氣化裝置外排污水溫度偏高原因：

（1）氣化灰水硬度平均為1 050 mg/L，堿度為800 mg/L，在污水預處理系統(tǒng)除氨過程中需加堿提高pH至11，導致氣化污水預處理單元換熱器內管束結垢嚴重，換熱效果下降；

（2）從換熱器運行數據分析，冷水側進出溫度分別為58、62 ℃，熱水側進出溫度分別為108、98 ℃，可以看出該換熱器基本已失去換熱作用。以上2股水的水量較大，占生化進水量的80%以上，高溫排水導致生化系統(tǒng)溫度經常在38~42 ℃，污水生化系統(tǒng)面臨高溫影響。

2 解決措施及實施效果

解決措施：

（1）加強對各股來水水溫的監(jiān)控，在綜合調節(jié)罐（池）內進行合理勾兌，保證生化系統(tǒng)進水溫度不超標；

（2）對上游裝置優(yōu)化工藝控制，加強主裝置換熱器的清理及改造，通過增加備用換熱器降低排水溫度；

（3）在污水生化處理裝置前端設置換熱器，利用循環(huán)水進行降溫，或者采用空冷進行二次降溫；

（4）在廠區(qū)內設置臨時緩存降溫池，一旦來水溫度超標，根據影響程度將部分高溫污水通過流程切換至臨時緩存降溫池降溫，降溫后再進生化系統(tǒng)處理；

（5）增加小型污水冷卻塔進行降溫。

經過實地了解，通過上述優(yōu)化改造、調整，均能保證生化系統(tǒng)進水溫度<40 ℃，但在改造的同時要考慮環(huán)保問題。比如增加小型污水冷卻塔進行降溫，需要考慮冷卻塔排放的VOC是否符合環(huán)保要求。如果不符合要求，可通過“吹脫-冷凝”的方式將污水中的易揮發(fā)有機物收集回收，然后再進入小型冷卻塔。

02 氣化污水懸浮物高

1 問題現象及原因分析

污水綜合罐出水懸浮物增加后，會使大量的懸浮物進入生化系統(tǒng)，使生化系統(tǒng)活性污泥中無機組分占比超過50%，導致系統(tǒng)運行能耗增加，排泥量增加。而系統(tǒng)被迫排泥會使污泥活性組分降低，影響生化系統(tǒng)的處理效果以及處理穩(wěn)定性。另外，排泥量增加后，會導致污泥脫水和干燥設備負荷過高，并且產水的生化污泥按危廢進行處置，費用較高。

煤制烯烴項目污水綜合罐（池）設計出水懸浮物一般會小于100 mg/L。但部分項目由于氣化污水中含部分煤泥、硅等物質，使污水綜合罐出水懸浮物指標波動較大，經常出現懸浮物平均值達400 mg/L的情況，是設計水質的4倍以上。

經了解，氣化污水懸浮物高主要有以下2個原因：

（1）氣化污水預處理系統(tǒng)結垢非常嚴重，導致系統(tǒng)處理量降低，并影響脫氨及換熱效果。因此，需要經常對換熱器、脫氨塔進行清理，這就導致大部分工況下氣化灰水預處理系統(tǒng)需要打開部分跨線（跨過預處理的旁路），才能保證處理水量，導致部分懸浮物進入到污水處理場。

（2）氣化污水混凝劑、絮凝劑投加量不合適，也會導致懸浮物超標。

2 解決措施及實施效果

解決措施：

（1）加強氣化污水預處理的管控，優(yōu)化操作，調整加藥量，延長結垢時間；

（2）出現結垢時及時清理，增加備用脫氨塔和備用換熱器；

（3）在下游增設澄清池，進行二次處理；

（4）氣化污水管線需要考慮設置2條排水管線互為備用，管線可設置法蘭連接，便于清洗操作。

通過上述措施能有效解決氣化污水懸浮物過高的問題，可將氣化污水懸浮物控制在100 mg/L以下。

03 生化系統(tǒng)碳源不足問題

1 問題現象及原因分析

經半年的統(tǒng)計，發(fā)現國內某3個煤制烯烴項目生化綜合進水氨氮均在150 mg/L以上，但生化綜合進水COD只有800 mg/L左右，碳氮比在5:1左右，相對碳源比例較低。這一方面會影響活性污泥微生物的正常新陳代謝，另外還會造成反硝化反應效率降低，影響生化產水總氮達標。煤制烯烴項目氣化裝置排放的氣化污水水量較大，并且氨氮含量較高，導致生化綜合進水氨氮較高，造成碳源不足，這是一個普遍問題。傳統(tǒng)生物脫氮由硝化和反硝化2個階段組成。

在碳源不足的條件下，自養(yǎng)硝化菌對氧氣和營養(yǎng)物質的競爭不如好氧異養(yǎng)菌，從而導致氨氮不能很好地轉化為亞硝酸鹽或硝酸鹽，影響處理效果；另一方面，反硝化需要一定的有機物作為電子供體，有機物不足會導致反硝化不徹底，出水硝態(tài)氮含量超標。

2 解決措施及實施效果

為解決上述問題，很多煤制烯烴項目都采取了碳源投加措施。

（1）手動投加葡萄糖。該方法勞動強度大，效率低，并且費用高，不建議采用。

（2）設置碳源投加設施，配置必要的儲罐和投加泵。由于甲醇可生化性強，在煤制烯烴項目中屬于中間產品，且容易輸送，很多項目都將其作為首選碳源。但根據甲醇的性質，碳源投加設施要按防爆區(qū)進行設置。

通過投加碳源能有效調整進水碳氮比，保證生化系統(tǒng)的運行效果。過多投加碳源也會造成成本的大幅度增加，因此，控制合適的運行碳氮比至關重要。

04 排水總磷達標問題

1 問題現象及原因分析

目前國內大部分煤制烯烴項目污水生化系統(tǒng)都采用A/O、SBR、MBR、BAF等工藝，雖然部分項目實現了污水零排放，但部分項目還是有少部分污水需要間斷達標排放。目前外排水總磷要求至少小于1 mg/L，這對于部分進水總磷偏高，生化除磷效果一般的企業(yè)就會有很大的環(huán)保壓力。一些煤制烯烴項目污水生化系統(tǒng)由于進水總磷偏高，并且生化系統(tǒng)除磷效果有限，往往會導致出水總磷控制指標超過1 mg/L，造成排水總磷超標問題。

2 解決措施及實施效果

解決措施：

（1）適當采用化學除磷的方法，嘗試采用前置除磷和后置除磷結合的方法。

（2）在不影響生化污泥濃度的情況下，適當增加排泥量，達到去除總磷的目的，特別是要保證污泥脫水系統(tǒng)的分離液清澈，避免渾濁的分離液帶有大量含磷污泥返回系統(tǒng)造成總磷富集。

（3）采用除磷效果更好的生化工藝，如A2O等，但投資相對較大。

（4）有部分企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)加注含磷配方藥劑，從總量上增加了水系統(tǒng)總磷含量，可采用非磷藥劑進行替代。

通過上述方法進行管控，能有效降低生化出水總磷，保證產水達標。以新疆某煤制烯烴項目為例，其生化綜合進水總磷為10 mg/L，采用A/O工藝，經過優(yōu)化調整后，生化出水總磷穩(wěn)定在0.5 mg/L左右。

05 排水總氮達標問題

1 問題現象及原因分析

目前，國家對外排水總氮指標的控制也越來越嚴格。一些煤制烯烴項目污水生化系統(tǒng)由于進水總氮有較大幅度的波動，且生化系統(tǒng)硝化、反硝化效率有限，往往會導致產水總氮指標過高。

2 解決措施及實施效果

解決措施：

（1）為避免上游來水總氮大幅度波動，可在生化系統(tǒng)設置一定停留時間的調節(jié)罐（池），進行水的均質調節(jié)。

（2）優(yōu)化生化系統(tǒng)運行參數。①溫度：溫度控制范圍為20~40 ℃。②溶解氧：硝化反應DO至少要保持在2 mg/L以上，一般為2~3 mg/L，反硝化系統(tǒng)要將DO控制在0.5 mg/L以下。③pH：硝化反應的最適pH為8.0~8.4，反硝化反應也需要維持一定的pH，以使其達到最佳狀態(tài)，其最適pH為7.0~8.5。④碳氮比：有關研究表明，當進水BOD5/ TKN≥6時，反硝化碳源是充足的，不必外加碳源。

通過上述方法進行管控，能有效降低生化出水總氮，保證產水達標。以新疆某煤制烯烴項目為例，其生化綜合進水總氮為300 mg/L，采用A/O工藝，經過工藝優(yōu)化調整，生化出水總氮穩(wěn)定在20 mg/L左右。

06 BAF曝氣生物濾池污堵問題

1 問題現象及原因分析

BAF曝氣生物濾池在部分煤制烯烴項目污水生化系統(tǒng)作為二級生化處理單元，其發(fā)揮了一定的作用。但據調研，其經常會出現曝氣系統(tǒng)污堵、曝氣不均的問題，造成反洗風機憋壓，影響設備正常運行，從而影響濾池脫碳、脫氮效率，進而影響了生化產水水質。造成污堵的原因主要有進水懸浮物高、濾料板結等。

2 解決措施及實施效果

解決措施：

（1）從水力停留時間等參數上優(yōu)化曝氣生物濾池的設計，保證有效的反應時間和去除率。

（2）控制好前端進水懸浮物，避免懸浮物過高堵塞單孔膜曝氣器。

（3）定期對單孔膜曝氣器進行更換，并將板結濾料進行松動、補充和更換。

（4）考慮采用處理效率更好的新型有機填料取代無機填料。

通過上述方法進行管控，能有效解決曝氣生物濾池污堵，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

結束語

對國內部分煤制烯烴項目污水生化系統(tǒng)做了較為深入的調研，在此基礎上分析、總結、提煉出共性問題，對于新建裝置以及老裝置的改造都有一定的借鑒意義。在新項目工藝路線設計以及老項目工藝改造過程中，都要針對來水溫度高、懸浮物高、總氮總磷高、碳源偏低以及曝氣生物濾池污堵的問題設置相應的處理設施。對于不同的項目在面臨同樣的問題時，要從自身的設計以及綜合條件來考慮整改措施，原封不動的照搬往往會衍生出其他問題，要本著科學、嚴謹的態(tài)度來解決相關問題。