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煤化工裝置水污染風險及防控

發布時間:2021-1-22 16:21:41  中國污水處理工程網

  陜西潤中清潔能源有限公司甲醇裝置設計能力為60萬t/a,配套建設的污水處理站設計能力為330m3/h,中水回用站的設計能力為100m3/h。2014年底甲醇裝置投入試運行,2015年污水實現達標排放,2016年通過陜西省環保廳組織的環保設施竣工驗收,2017年實現達產達標,甲醇產量達到63.3萬t,創造了開車以來最高年產紀錄。

  一、危化品泄漏污染風險

  1.1 危化品分布狀況

  甲醇生產具有高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、低冷等特點,其生產工序主要包括空分、氣化、凈化、合成等,所涉及使用、生產和儲存的危險化學品達20多種,遍布生產現場的角角落落。其中,空分工序主要有液氮和液氧,氣化工序主要有水煤氣、一氧化碳、硫化氫、液化石油氣、高壓氧氣等,凈化工序主要有水煤氣、一氧化碳、硫化氫、甲醇和硫磺等,合成工序主要有一氧化碳、氫氣、粗甲醇和精甲醇等,供排水工序主要有硫酸、鹽酸、甲醇、氫氧化鈉、亞硫酸鈉等,熱動工序主要有液氨、聯氨和磷酸三鈉等。

  1.2 風險分析

  這些危化品一旦出現大量泄漏,尤其是氣態和液態危化品,就會引起環境污染,甚至導致火災、爆炸、中毒事故發生。當液氨、水煤氣、一氧化碳、硫化氫等氣態危化品泄漏后,主要以污染大氣為主,而采用消防水稀釋、沖洗和洗消時,則會造成水污染。當甲醇、硫酸、鹽酸、聯氨等液態危化品泄漏后,會直接污染土壤、地下水、河流等,其危害性大,污染程度高,污染處置難度大。

  按設計要求,每個危化品儲罐下方一般均設置一個防護圍堤,圍堤內地坑容積可滿足盛裝儲罐內所有的危化品,以防泄漏后到處流淌,難以回收和管控,并且,在每套涉及危化品的生產裝置區,同樣也設置一個大型低矮的圍堤,以回收泄漏的危化品。大部分泄漏后的液態危化品,通過圍堤內的地坑和臨時泵予以回收,小部分經消防水沖洗后,經污水地下管網送至污水站消防廢水回收池或事故水池,然后逐漸加入生化反應系統進行處理,污染物指標合格后方可排放。當圍堤有缺口、或地坪有裂縫、或地下管網有破損、或消防水池和事故水池已滿、或污水站未處理合格等異常狀況出現時,危化品可能會滲入地下,流入綠化帶,沖洗水可能竄入雨水管網之中而直接外排,均存在發生水污染事件的風險,應引起高度重視。

  1.3 防控措施

  (1)提高安全紅線意識,強化環保底線思維,樹立“危化品泄漏就是事故”的理念。一旦出現危化品泄漏,就按照“四不放過”的原則進行處理。

  (2)化工生產過程中,防范危化品泄漏是管控污染風險、杜絕安全和環保事故的有效途徑。這就需要加強檢維修管理,做到計劃檢修和超前檢修,保持設備設施完好運行。

  (3)在初始開車過程中,應高度重視高溫、高壓設備管道的熱緊工作,無論任何介質,無論有無漏點,均應按規范進行熱緊,以防無漏變小漏、小漏變大漏、大漏變事故。

  (4)在設備管道選型、使用、安裝和檢修過程中,寧可高配低用,禁止低配高用,不可用普通材料代替高溫、高壓、低冷材料,以防設備管道出現裂縫而泄漏危化品。

  (5)加強特種作業管理,嚴格執行票證制度。生產和檢修交叉作業時,必須按規定抽堵盲板、隔離置換、檢測合格后方可進行生產,以防高壓介質竄入低壓區、高溫介質竄入低溫區、高毒介質竄入低毒區,而導致危化品泄漏事故發生。

  (6)在涉及危化品的生產裝置區,均安裝相應的有毒有害和可燃氣體檢測儀,并且在生產崗位上,也配備足量的便攜式檢測儀。如甲醇泄漏時,其氣體檢測儀就會立即報警,從而為工藝處置贏得時間。

  (7)在工藝裝置區、甲醇罐區和氨區等關鍵裝置、重點部位,安裝DCS自調系統和ESD跳車系統,以確保事故狀態下安全停車,這也是甲醇裝置本質安全的基礎和保障。

  (8)在液氨罐區、液化石油氣罐區、丙烯儲罐區和甲醇灌裝站等均應安裝緊急切斷閥門,采取鶴管裝卸車,并完善圍堤和事故水池,以便在事故狀態下及時切斷閥門,回收泄漏物。

  (9)液氨泄漏之后,在設法切斷閥門的同時,應立即在上風向使用消防水進行噴淋吸收,回收洗消水至污水站大事故水池,并逐漸予以消化處理,堅決杜絕直接外排。

  (10)加強巡回檢查,推行多工種巡查制和多層級檢查制,做到大檢查不間斷,小檢查不斷線,以便及時發現漏點,及時有效處置,以防發生火災、爆炸、中毒事故和污染事件。

  二、污水超標排放風險

  2.1 污水指標控制狀況

  污水站處理甲醇工業污水的方法是倍增復合式強化生物脫炭脫氮法,簡稱QWSTN法,實質是由A2O法演變而來。原執行的污水排放標準為DB61/224—2011《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標準。其中,氨氮質量濃度排放限值為12mg/L,COD排放限值為50mg/L。自2020年4月1日起執行新標準,即DB61/224—2018《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》。公司正常排放時,氨氮質量濃度為2mg/L以下,COD為10mg/L左右,均可達到新老排放標準要求(表1)。

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  2.2 風險分析

  按照有關環保規定,公司在污水排放總口設置有污水流量、pH、COD和氨氮在線檢測儀,每天24h連續向縣、市、省、部四級環保監控平臺上傳實時檢測數據,自2019年10月1日起,又要求上傳總氮和總磷在線檢測數據。為確保在線數據的準確性,每季度要求分別進行一次監督性檢測和比對檢測,每月還必須對標準中所有污染物項目進行自行檢測。若其中任意一項污染物指標超標,就存在污染河流、土壤和地下水的風險,則會收到環保部門電子督辦單或違法處罰決定書,無故超標時每項次處罰的起步價為10萬元,一旦發生水污染事件,則根據污染情況和社會影響程度,給予更加嚴厲的處理,包括加倍罰款、限產關停、拘人判刑等。陜西潤中清潔能源有限公司屬于環保國控企業,若污染物排放濃度值高于執行標準中的排放限值時,或者污染物排放量高于規定的排放總量指標時,則所征收排污稅將增加1倍,若同時存在上述兩種情況,則排污稅增加2倍。

  2.3 防控措施

  (1)加強污水站的運行管理,如同管理甲醇主生產裝置一樣,嚴格工藝紀律,嚴守工藝規程,嚴控工藝指標,及時、足量添加各類藥劑,保持污泥活性良好,抗沖擊性強,污水站安、穩、長、滿、優運行。

  (2)在活性污泥法工藝運行過程中,控制活性污泥的三大營養配比極為重要,其最佳營養搭配為ρ(BOD)∶ρ(N)∶ρ(P)=100∶5∶1,否則活性污泥營養失調后,易導致QWSTN工藝波動,處理水質變差。

  (3)嚴格控制污水站的關鍵工藝指標,設法保證生化反應池水溫為25~35℃,污泥沉降比SV30為30%~40%,好氧池和缺氧池溶解氧濃度分別為3~4mg/L和0.4~0.6mg/L。

  (4)當污泥沉降比SV30較高時,應加強排泥和脫泥,重點是必須將稠泥排出來,將濾餅厚度加起來,并保持2臺脫泥機連續穩定運行,禁止單臺脫泥機長期運行。

  (5)保證污水站正常運行的前提條件是保持污水流量和質量穩定。當水量和質量波動時,應按比例及時調整各種藥劑如堿液和甲醇的用量,堅決杜絕加藥量一成不變的現象。

  (6)原則上,污水站進水量和質量的波動幅度應不大于20%,尤其是當水量大幅增大、污染物濃度大幅升高時,應及時將其分流到消防廢水收集池或事故污水池內,隨后逐步消化。

  (7)當進水氨氮濃度升高時,應適當增大片堿(NaOH)用量,當COD升高時,應適當減少甲醇用量,當污水流量增大時,應同時增大片堿用量,減少甲醇用量。

  (8)當事故狀態下必須排放高污染物濃度的污水時,應及時報告調度室,聯系污水站妥善處置,禁止不打招呼直接排放至污水系統,而導致污水站遭受沖擊或癱瘓。

  (9)消化消防廢水收集池和事故污水收集池內的污水時,應提前檢測其中COD和氨氮濃度。根據檢測結果,確定加入量,并連續、均勻、穩定地加入,以保持工藝運行狀態良好。

  (10)加強污水處理設備和儀表的維護保養,保持關鍵設備和在線檢測儀表的正常運行,要求設備儀表的完好率達到95%以上。其中,關鍵設備包括推流器、回流器、曝氣器和脫泥機等,在線檢測儀表包括污水站進出水COD和氨氮儀。

  三、總排口排放黑水風險

  3.1 公司總排口排放狀況

  公司污水總排口按規范設有巴歇爾槽,配備分析小屋,安裝有流量計、在線pH儀和重要污染因子監測儀,并與部、省、市平臺聯網,配套安裝了空調,保持室內恒溫。2019年又增設了總氮和總磷2個污染因子在線監測儀,安裝了攝像設施,以防監測數據造假。通常,總排口排放的污水除各項指標達標外,肉眼觀察所排放的水質清澈見底,無色、無味、無懸浮物、無氣體(包括無水蒸汽)逸散。

  3.2 風險分析

  無論是老標準DB61/224—2011《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標準》中,還是新標準DB61/224—2018《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》中,盡管均未明確規定不允許在總排口排放黑水、黃水等有色污水,但長期以來地方環保部門一直將排放黑水等作為執法檢查的一項主要內容,并作為處罰處理企業的依據。尤其是煤化工企業,倘若管理不嚴,控制失當,最容易將黑水從總排口排出,而造成環境污染,導致不良的社會影響。不僅地方環保部門,而且全社會都會形成共識———從總排口排放黑水就是超標排放。

  煤化工黑水基本是由煤炭黑渣染黑的,其主要成分為含碳化合物,這也是污水COD的主要來源。也就是說,煤化工黑水COD超標是不爭的事實,這也是煤化工黑水的最大污染風險。若總排口所排放的是煤氣化灰水,則存在COD和氨氮濃度同時超標的風險,且因其污染物濃度高,存在的污染風險更大。同理,當污水站消防廢水收集池、事故污水池、調節池、好氧池、缺氧池、厭氧池等任一出現大量溢流或泄漏,或煤氣化黑渣、污水站污泥、煤場和石子煤庫煤粉等被雨水沖入地下管網時,均會導致總排口排放黑水,而威脅環境安全,存在污染風險。

  3.3 防控措施

  (1)加強生產裝置涉及煤粉、灰渣、黑水環節的環保管理,重點防范灰水、煤塵、灰渣進入雨水地下排放管網之中,而存在黑水外排的污染風險。

  (2)加強煤氣化工序的運行管理,重點是702煤漿制備系統、703煤漿槽泵系統、灰水處理系統、中轉渣庫、粗細渣裝車處,以防黑水流至馬路,流入雨排。

  (3)氣化車間清理高低壓煤漿泵、煤漿儲槽、灰水澄清槽時,煤漿和煤渣易堵塞地溝,應及時疏通,確保暢通,以防黑漿、黑水四處溢流。

  (4)粗渣和細渣運輸車應在規定地點進行空水和沖洗輪胎、箱體,以防黑水到處流淌,按要求用篷布全面遮蓋車內物料,否則禁止駛離車間。

  (5)熱動車間要加強卸煤溝、洗車臺、石子煤庫的管理,及時用濕式清掃車清掃地面煤塵,及時清理洗車臺循環水池內淤積的黑泥。

  (6)供排水車間要保持污水處理站污水儲備系統、生化處理系統和中轉污泥庫的正常運行,重點防范各儲水池、生化池盛裝過滿而溢流。

  (7)加強氣化渣庫和污水站污泥庫二個中轉庫的管理,及時轉運庫內渣泥,杜絕漲庫而堆至庫外。尤其是雨天時,要防范渣泥被雨水帶入或沖入雨排。

  (8)全面排查可能引起黑水外排的各個環節和部位,并采取相應的有效防范措施和小改小革措施,堅決杜絕黑水外排現象,堅決消除黑水污染風險。

  四、污水亂排亂放風險

  4.1 系統污水控制現狀

  依據設計文件,并結合公司甲醇裝置運行實際,在全面摸排各個車間基本排污狀況的前提下,確定排入污水站的污水流量和質量,并進行量化管控和考核,從而實現了污水有序排放和達標排放。具體量化的排污參數包括污水流量、COD和氨氮濃度等三項指標。各車間污水流量和污染物濃度指標見表2。

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  4.2 風險分析

  在甲醇生產過程中,為保證各生產環節的安全、各中間產品和最終產品的質量,難免產生各類污水,如含氨氮污水、含COD的甲醇污水、含COD和氨氮的氣化灰水等。若這些污水在產生的源頭沒有得到有效控制,則存在大量產污、產生高濃度污水的可能,在中轉和再次利用過程中,若未嚴格管控,則會無故增量,無序排放,沖擊活性污泥,造成污水站癱瘓,導致污水超標排放,存在嚴重的水污染風險。

  4.3 防控措施

  (1)強化污水源頭控制,嚴格實行“清/污分流、雨/污分流和污/污分流”的措施,從源頭上減少污水的產生量和污染物總量,減輕污水處理負擔和水污染風險。

  (2)在各個裝置區設置污水排放點,確定排放量和污染物濃度,明確責任人和責任領導,并設置巡檢點,每小時一次打卡檢查。

  (3)加強污水處理站、中水回用站和循環水站的運行管理,嚴格執行污水處理和回用流程,嚴格控制有關水質指標和工藝指標,嚴防水質超標,嚴控污染風險。

  (4)各產污環節應嚴格執行公司有關水量和水質管理的規定,嚴格控制好排入污水站的污水流量和污染物濃度,并確保水質水量穩定。

  (5)氣化車間是產污大戶,又是耗污大戶,在嚴格控制外排灰水流量、COD和氨氮濃度的基礎上,要使用好來自合成精餾工序的高COD污水和變換工序的高氨氮污水,禁止私自排放和挪做他用。

  (6)非正常排放污水時,各車間要嚴格執行排污許可制度,堅持“先分析、再申請、后排放”的原則,及時聯系調度室,經批準后方可按要求向污水站排放污水。

  (7)各煤化工裝置應加強運行管理,及時發現和消除跑冒滴漏現象,及時回收泄漏的甲醇等危化品,以減少或杜絕產生高COD和高氨氮污水。

  (8)事故狀態下,禁止私自向污水處理站排放高污染物濃度的污水,更嚴禁私自將這些污水直排出廠,而造成環境污染事件。

  五、結語

  自2015年以來,陜西潤中清潔能源有限公司堅持進行水污染風險研判,從甲醇生產的每一個環節、每一個工序,分析可能產生的污水量和污染物因子等,并采取一系列水污染防控措施,重點從污水源頭抓起,立足于過程控制,持續優化污水綜合利用工藝,不斷加強水污染風險管控,從而保證了污水站長周期、安全穩定運行,常態化實現了污水達標排放,受到了地方環保部門的充分肯定。(來源:陜西潤中清潔能源有限公司)

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