第４９卷第６期 ２０１１年１２月 化肥设计 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｄｅｃ．２０１１ ・４５・
中水回用技术在大型煤化工装置的应用
朱斌，蒋都钦，黄儒国
（河南龙宇煤化工有限公司，河南永城４７６６００）
摘要：为解决大型煤化工项目的用水缺口，采用生化处理＋机械过滤＋超滤技术，对１期装置的煤气化废水、甲 醇废水和生活污水进行深化处理后作为２期装置的生产用水。介绍了中水回用的工艺流程、超滤分离处理技术特
点和处理效果；结果表明，经深化处理后的中水各项指标均达排放标准，将其作为生产用水每年可节约水资源３００
万ｍ ，实现了污水再生的回收利用。
关键词：废水深化处理；ＳＢＲ工艺；ＣＡＳＳ工艺；超滤分离技术；回收利用 中图分类号：Ｘ７０３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—８９０１（２０１１）０６—００４５—０４
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｎｅｕｔｒａｌ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｕｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｌａｒｇｅ－Ｓｉｚｅｄ Ｃｏａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｌａｎｔ
ＺＨＵ Ｂｉｎ，ＪＩＡＮＧ Ｄｕ－ｑｉｎ，ＨＵＡＮＧ Ｒｕ－ｇｕｏ （Ｈｅｎａｎ Ｌｏｎｇｙｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｔｄ．，Ｙｏｎｇｃｈｅｎｇ Ｈｅｎａｎ ４７６０００ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｕｍｅ ｓｈｏｒｔａｇｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ—ｓｉｚｅｄ ｃｏａｌ—ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ，Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌｕｓ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｌｕｓ ｓｕｐｅｒ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｃｏａｌ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ，ｍｅｔｈａｎｏｌ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｌｉｖｉｎｇ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｆｉｒｓｔ ｓｔａｇｅ ｐｌａｎｔ ａｆｔｅｒ ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅｍ ｔｏ ｂｅ ｄｅｅｐｌｙ ｔｒｅａｔｅｄ，ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄ ｓｔａｇｅ ｐｌａｎｔ．Ａｕｔｈｏｒ ｈａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｗａｔｅｒ ｒｅｕｓｅ，ｓｕｐｅｒ—ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｅａｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ；ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｅａｃｈ ｉｔｅｍ ｏｆ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｎｅｕｔｒａｌ ｗａｔｅｒ ｃａｎ ｒｅａｃｈ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｆｔｅｒ ｄｅｅｐｌｙ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｎｅｕｔｒａｌ ｗａｔｅｒ，ｕｓｎｇ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｅｄ ａｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｃａｎ ｓａｖｅ ３ ｍｉｌｌｉｏｎ ｎｌ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｎｕａｌｌｙ，ｔｈａｔ ｒｅａｌｉｚｅｓ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐｌｙ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｗａｓｔｅ ｗａｔｅｒ；ＳＢＲ ｐｒｏｃｅｓｓ；ＣＡＳＳ ｐｒｏｃｅｓｓ；ｓｕｐｅｒ—ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｒｅｃｏｖｅｒｙ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ
河南龙宇煤化工１期装置为５０万ｔ／ａ甲醇生
产装置，２期为４Ｏ万ｔ／ａ醋酸装置，生产用原水为
本集团２个煤矿的矿井涌水，由于现代矿井的技
术改造，矿井涌水量不断减少，化工生产用水日益
紧张，特别２期扩建项目投入后，生产用水将出现
严重缺口。为了根本解决龙宇煤化工２期项目扩
建后工业用水的缺口，同时实现化工行业废水零
排放的环保目标，使有限的水资源得到循环利用，
本工艺将煤气化废水和甲醇废水同永城新城生活
污水混合处理合格后，再作进一步的深化处理，作
为工业装置的循环冷却水和洁净的除盐水使用，
不仅有效地缓解了化工行业的用水紧张，同时避
免了污水外排造成环境污染，具有较好的经济效
益和社会效益。
ｌ 中水回用工艺流程
本工艺主要采用生化处理，将化工生产废水
和城市生活污水进行处理，达到国家规定的排放
标准。通过１套水处理系统，把中水作进一步的 生化处理，通过机械过滤＋超滤技术，生产出合格
的纯水，一部分作为循环水补水使用，一部分作为
化工生产原料所需要的除盐水使用。中水回用工
艺流程见图１。
图１中水回用工艺流程
１．１工艺废水的处理
根据煤化工废水的特点，废水处理设计包括物
化处理和生物处理２部分。
１．１．１ 物化处理
（１）煤气化废水、变换工艺冷凝液中含有较高
作者简介：朱斌（１９７６年一），男，河南商丘人，１９９９年毕业于郑州大 学化学工程系，工程师，从事大型化工装置公用工程的生产技术管理 工作。
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浓度的氨氮和氰化物，该类物质具有较强的腐蚀性
和毒性，能够抑制生化或生化效果不佳，需要通过
物理化学方法优先去除或降解。
（２）在ｐＨ≥１０和有强氧化剂存在时，氰化物能
生成毒性较低的氰酸盐，从而达到破氰的目的。再
在调整ｐＨ值至中性条件下，氰酸盐能逐步分解成 氮气和二氧化碳的无机物，最终消解氰化物。
１．１．２ 生物处理
由于煤气化废水属于有机废水，主要污染因子
均为一般性污染物，采用生物处理是最常规最经济
的。我厂工艺废水处理主要采用ＳＢＲ工艺。
ＳＢＲ或ＣＡＳＳ工艺均为传统活性污泥处理工艺
的变形工艺。ＳＢＲ法是近年发展起来的一种较为
先进的活性污泥处理法，该处理工艺集曝气池、沉
淀池为一体，连续进水，间歇曝气，停气时污水沉淀
撇除上清液，成为１个周期，周而复始。ＳＢＲ工艺运
行模式见图２。
液装置 最高水位
污水入流 Ｉ 曝气 ｌ 沉淀
最低水位
图２ ＳＢＲ工艺运行模式
１．２生活污水的处理
由于生活污水水量大且连续稳定，我厂采用了
连续进水、间歇排水的ＣＡＳＳ工艺，目的是创造理想
的沉淀条件，实现连续接水的同时兼顾处理工艺装
置的事故废水。
ＣＡＳＳ主反应区后部安装了可升降的撇水装
置，曝气、沉淀等在同一池子内周期循环运行，省去
了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。
ＣＡＳＳ工艺运行模式见图３。
Ｊ
＼
－
图３ ＣＡＳＳ工艺运行模式
ＣＡＳＳ工艺与ＳＢＲ工艺的区别在于ＣＡＳＳ为连
续进水，而ＳＢＲ为间断进水。因此在池子结构上前
者分为２个区，中问设置了隔墙，后者只有１个反应
池。因此ＣＡＳＳ工艺更适应处理生活污水，在工艺 产生大量事故废水的同时能兼顾处理。
１．３ 后续过滤深度处理
经过以上生化处理后废水中固体浓度，ＣＯＤ和
微生物浓度较高，需要进一步的深度处理，才能达到
生产用水水质标准。为了确保达标，我厂通过技术论
证，采用了多介质过滤＋活性炭吸附＋超滤技术。 １．３．１ 多介质过滤器
本工艺采用的是无烟煤、石英砂作为滤料介
质，在一定的压力下把浊度较高的废水通过该滤料
介质，从而有效地去除悬浮杂质使水澄清。
多介质过滤器具有过滤阻力小、比表面积大、
耐酸碱性强、抗污性能好等优点。其独特优点还 在于通过优化滤料和过滤器的设计，实现了过滤
器的自适应运行，滤料对原水浓度、操作条件、预
处理工艺等具有很强的自适应性，即在过滤时滤
床自动形成上疏下密的状态，有利于在各种运行
条件下保证出水水质。反冲洗时滤料充分散开， 清洗效果好。
多介质过滤器可有效去除水中的悬浮物，并对 水中的胶体、铁、有机物、农药、锰、细菌、病毒等污
染物有明显的去除作用，并有过滤速度快、精度高、
截污容量大等优点。
１．３．２活性炭过滤器
活性炭以其发达的比表面积和高的孔容积对
有机物质具有很好的吸附性能，可将有机物吸附
从而达到去除的效果。活性炭吸附适用于具有以 下特征的废气治理：①分子量在５０～２００之间，相
应的沸点在１９．４—７６ ｏｃ；②大多数的卤素族溶
剂；③芳香族与脂肪族的碳氢化合物，碳原子数在
４～１４之间；④醇类。根据以上判断，活性炭吸附
对本工艺的ＣＯＤ、氨氮等处理是有效的。水中的
ＣＯＤ、氨氮及部分金属离子，在活性炭过滤器中被 吸附。一段时间以后，用９５～１００ ｏＣ的热水再生
后，活性炭恢复活性，再生反洗水排入本厂污水处
理站。
１．３．３超滤
超滤又称超过滤，简称ｕＦ，是一个压力驱动的
膜分离过程，它能够将颗粒物质从流体及溶解组分 中分离出来。超滤膜的典型孔径在０．００５～０．１ ｍ
之间，截留分子量为１ ０００～５００ ０００道尔顿左右，对
于细菌和大多数病毒、胶体、淤泥等具有极高的去
除率。因此采用超滤作为中水回用的深度处理，使
之达到生产用水标准。
２ 中水回用实施效果 ２．１水质处理效果
处理前化工废水水质数据见表１。处理后中水
水质数据见表２。
第６期 朱斌等 中水回用技术在大型煤化工装置的应用 ・４７・
表１处理前化工废水和生活污水水质数据
ＮＨ 一Ｎ ＣＯＤｃｒ ＣＮ一 悬浮物 序号项目ｐＨ／ｒａｇ．Ｌ ／ｍｇ．Ｌ一 ／ｍｇ．一Ｌ一 ／ｍｇ．一Ｌ － ｌ ’ 。 ‘
项目ｐＨ／浊ＮＴ度Ｕ／ｕ导
ｓ．电
ｃｍ率／ｍＣＯ
ｇ．ＤＬｃｒ ／Ｎ
ｍＨ
ｇ３．Ｌ－Ｎ ／／异ｂ＇养ｍＬ菌
合格中水７．６５ ０．８ １ ５４０ ２０ ≤１ ≤１×１０
由表２可见，处理后的水质符合城镇污水处理 厂污染物排放标准一级Ａ标（ＧＢ１８９１８—２００２）。
２．２生产应用效果
生产用循环水系统技术参数（在不同运行条件
和季节下有所不同）见表３。 表３生产用循环冷却水系统技术参数
称／ ｍ３＇槌ｈ－ｌ ／ｍ旭３ 。 。黧
循环冷却水系统２００００～４８０００ ｉ６０００ ６—８ １６０～５７６ ８０—２５７ ２４０—８３３ ｉ．８～２．０
由于不同季节的补充水水质有所不同，以近期
水样实测的中水及矿井水水质对比分析见表４。
表４ 中水与矿井水水质对比分析
中水回用实施后，循环水补充水采用矿井水和
中水２路水混合。矿井水属于高硬度、高碱度类型
水，作为敞开式冷却塔冷却水系统的补充水源，其
结垢倾向较大，同时，其硫酸根离子很高，ＣＯＤ也相
对较高，因此其腐蚀性也特别大。对于回用的中水
来说，由于其硬度相对较低，且硫酸根离子也相对
较低，从这个意义上来说，中水更适合作为循环水
的补充水。
２．３经济效益分析
（１）本工程投用后运行费用成本包括：电费、人
工费、药剂费用，每年共计投入为１３２．２万元，但本
工程投用后，可节约排污费２４．１８万元，节约电费
３６．５万元，取水费５０．５万元，药剂费４１．７万元，共
计节约费用１５２．９万元。
（２）实施后循环水质得到很大改善，循环水管
道及换热设备腐蚀得到控制，设备维护费用大幅降
低，同时循环水处理药剂费用减少２０％。 （３）本工程每天回收废水１０ ０００ ｍ ，按照每年
运行３００天计算，每年可节约水资源３００万ｍ 。同
时企业实现污水零排放。
３技术创新要点
（１）采用ＳＢＲ工艺。由于ＳＢＲ法集曝气、沉淀
于同一池内，节约了沉淀池和污泥、污水回流系统，
设备简单、维护方便；ＳＢＲ池的操作运行灵活，各阶
段的转化通过时间控制，可随需要任意更改，以满
足不同水量、水质、处理要求的需要；由于每次滗水
只排出部分达标废水，其他剩余泥水对进水有很强
的稀释功能，因此ＳＢＲ法的抗冲击负荷很强，对原
水水质、水量变化的适应能力较高；由于运行方式
模块化、程序化，比较容易实现自动化控制。我厂
将混合调节池设置成污泥接触区，主体生化工艺采
用基于Ａ／Ｏ或Ａ２／Ｏ运行方式的ＳＢＲ工艺。
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