我國(guó)石油煉化企業(yè) 主要水污染物排放量核算方法研究

王強(qiáng)吳悅穎張文靜葉維麗莊相寧

（1.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院；2.中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)）

我國(guó)石油煉化企業(yè) 主要水污染物排放量核算方法研究

王強(qiáng)1吳悅穎1張文靜1葉維麗1莊相寧2

（1.環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院；2.中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)）

從企業(yè)工藝和產(chǎn)品特點(diǎn)出發(fā)，分析了石油煉制企業(yè)主要水污染物的排放量與企業(yè)加工量、加工工藝、加工裝置、末端治理設(shè)施之間的簡(jiǎn)單邏輯關(guān)系，提出了一種基于企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)裝置特征和污染治理技術(shù)的石油煉化企業(yè)水污染物排放量復(fù)雜系數(shù)核算方法。通過(guò)與實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，該方法的誤差滿(mǎn)足總量核算中石油煉化企業(yè)排放量核算的要求，為行業(yè)總量減排核算提供了一種新的方法。

主要污染物；石油煉化；總量控制；核算

0 引 言

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)，2012年我國(guó)原油加工總量為4.6791億t，同比增加3.7%［1］。其中中國(guó)石油化工集團(tuán)公司原油加工總量為2.21億t，同比增長(zhǎng)1.8%；中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司原油加工總量為1.47億t，同比增長(zhǎng)1.7%，均創(chuàng)歷史新高。隨著國(guó)內(nèi)輕質(zhì)原油份額萎縮、稠油增加，進(jìn)口原油逐步大宗入境，加工原油總體呈現(xiàn)重質(zhì)、高硫、高酸的態(tài)勢(shì)。同時(shí)，我國(guó)煉油裝置平均規(guī)模繼續(xù)提升，伴隨企業(yè)規(guī)模提升、加工深度增加、產(chǎn)業(yè)鏈繼續(xù)延伸，催化裂化、延遲焦化、加氫等重污染裝置規(guī)模不斷擴(kuò)大［2］。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的河流、地下水、大氣出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的污染情況，全國(guó)整體環(huán)境質(zhì)量惡化的趨勢(shì)明顯，水體污染事故、大氣霧霾等環(huán)境事件發(fā)生的頻度也有增加的趨勢(shì)［3-4］。為了進(jìn)一步推進(jìn)全國(guó)的環(huán)境保護(hù)，環(huán)境保護(hù)部于20世紀(jì)70年代開(kāi)始制定了區(qū)域總量控制探索與實(shí)踐，并于2011年與兩大石油集團(tuán)公司簽訂了主要污染物減排目標(biāo)責(zé)任書(shū)，并開(kāi)展了主要水污染物總量減排核算工作，其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是排放量的核定工作［5-6］。一般而言，污染源污染物排放量核定方法主要有3種：物料衡算法、監(jiān)測(cè)法和產(chǎn)排污系數(shù)法。由于主要水污染物控制指標(biāo)（如化學(xué)需氧量、氨氮）所代表的水污染物成分復(fù)雜，采用物料衡算法計(jì)算排放量的方法很難開(kāi)展。其次，由于我國(guó)的監(jiān)測(cè)體系尚未完善，存在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失、不合理或不具有代表性的情況，監(jiān)測(cè)法在實(shí)際的應(yīng)用中受到一定的限制。因而，產(chǎn)排污系數(shù)法成為核定排放量的唯一有效的方法。產(chǎn)排污系數(shù)法包括產(chǎn)污系數(shù)與排污系數(shù)，分別指在典型工況生產(chǎn)條件下，采用特定原料生產(chǎn)單位產(chǎn)品所產(chǎn)生的污染物量和經(jīng)過(guò)末端治理設(shè)施削減后的剩余量。2010年，環(huán)境保護(hù)部在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)全國(guó)的生活源、工業(yè)源典型行業(yè)的典型工藝以及農(nóng)業(yè)源確定了相應(yīng)的產(chǎn)排污系數(shù)。隨著時(shí)間的推移，生產(chǎn)工藝、污水處理工藝等不斷更新?lián)Q代，產(chǎn)排污系數(shù)法在實(shí)際應(yīng)用中也遇到一些問(wèn)題，如不能覆蓋所有污染源類(lèi)型、治污設(shè)施類(lèi)型等。

石油煉化加工企業(yè)由于其工藝流程長(zhǎng)、加工工藝復(fù)雜、最終產(chǎn)品類(lèi)型變化大、清潔生產(chǎn)與末端治理技術(shù)多樣等諸多特點(diǎn)［7-8］，使得產(chǎn)排污系數(shù)法的實(shí)際應(yīng)用缺陷日益突出。本研究希望從石油煉化企業(yè)的工藝裝置特征出發(fā)，通過(guò)大量的調(diào)研數(shù)據(jù)整合，推算出企業(yè)主要水污染物的排放量與企業(yè)加工量、加工工藝、加工裝置、末端治理設(shè)施之間的簡(jiǎn)單邏輯關(guān)系，為石油煉制企業(yè)的主要水污染物排放量核算提供一種新的可參考的方法。

1 基于煉油裝置特征的主要污染物核算方法

通過(guò)對(duì)全國(guó)20多家主要石油煉化企業(yè)生產(chǎn)工藝參數(shù)的實(shí)地調(diào)研，結(jié)合我國(guó)煉油工業(yè)原料、加工工藝和煉油廢水處理設(shè)施技術(shù)水平、排水情況的具體分析，提出一種基于企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)裝置特征和污染治理技術(shù)的石油煉化企業(yè)水污染物排放量復(fù)雜系數(shù)核算方法，用于核算石油煉化企業(yè)污染物產(chǎn)生量和排放量。

1.1 規(guī)模系數(shù)

原油加工企業(yè)的規(guī)模與其生產(chǎn)工藝的先進(jìn)性和治理能力有較直接的聯(lián)系。根據(jù)企業(yè)年加工能力的不同，將企業(yè)的加工能力分為6個(gè)等級(jí)，分別賦予不同的規(guī)模系數(shù)，如表1所示。

表1 規(guī)模系數(shù)

1.2 污染物負(fù)荷系數(shù)

由于石油煉化企業(yè)的原料成分多變，需要根據(jù)原料的不同情況調(diào)整工藝流程，本研究將石油煉化過(guò)程的工藝類(lèi)別大致分為原油、裂化及焦化、臨氫工藝、其他加工過(guò)程、堿精制工藝、潤(rùn)滑油制造與瀝青制造共7種工藝類(lèi)別，在每個(gè)工藝類(lèi)別下，細(xì)化為若干個(gè)工藝流程。對(duì)每個(gè)工藝類(lèi)別賦予不同的污染物負(fù)荷系數(shù)，如表2所示。

表2 不同工藝的主要污染物負(fù)荷系數(shù)

1.3 過(guò)程系數(shù)

在確定工藝過(guò)程的基礎(chǔ)上，分別確定企業(yè)不同工藝過(guò)程的生產(chǎn)能力，通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)生產(chǎn)能力與常壓生產(chǎn)能力的比值、污染物負(fù)荷系數(shù)，計(jì)算各個(gè)工藝過(guò)程的工藝結(jié)構(gòu)系數(shù)，即：

工藝結(jié)構(gòu)系數(shù)i＝污染物負(fù)荷系數(shù)i×

企業(yè)的工藝結(jié)構(gòu)系數(shù)為全部工藝流程的工藝結(jié)構(gòu)系數(shù)之和，即：

在獲得企業(yè)全部工藝結(jié)構(gòu)系數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)工業(yè)結(jié)構(gòu)系數(shù)的大小范圍確定企業(yè)對(duì)應(yīng)的過(guò)程系數(shù)，如表3所示。

表3 過(guò)程系數(shù)

1.4 污染治理系數(shù)

一般而言，石油煉化企業(yè)尤其是大型的石油煉化企業(yè)都配有相關(guān)的生產(chǎn)廢水治理設(shè)施。生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，一部分在經(jīng)過(guò)處理達(dá)到工藝要求后可以回用到生產(chǎn)工藝中，另一部分則經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理，達(dá)到國(guó)家相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)后排放。根據(jù)不同的污水處理設(shè)施及其相關(guān)工藝組成，確定不同生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水在不同的工藝處理下可以達(dá)到的出水水質(zhì)情況，以反映企業(yè)的污染治理情況，如表4～表6所示。

隔油處理是煉油企業(yè)廢水處理的首要流程，因此表4中的數(shù)據(jù)可以作為企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中水污染物的產(chǎn)生量計(jì)算依據(jù)。表5和表6中列舉了不同生產(chǎn)過(guò)程、不同處理工藝對(duì)應(yīng)的污染物累積排放率與出水水質(zhì)情況，可以作為企業(yè)實(shí)際污染物排放量核算的基礎(chǔ)。

1.5 企業(yè)污染物產(chǎn)生量與排放量的測(cè)算

根據(jù)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)工藝與污染物治理工藝，分別確定企業(yè)污染物產(chǎn)生系數(shù)、污染物治理系數(shù)，用于計(jì)算企業(yè)實(shí)際的主要污染物排放量。具體的計(jì)算公式如下：

表4 石油煉化企業(yè)生產(chǎn)裝置的基準(zhǔn)廢水產(chǎn)生系數(shù)

表5 達(dá)標(biāo)廢水回用設(shè)施處理后的累積排放率 %

表6 廢水處理設(shè)施對(duì)應(yīng)的出水水質(zhì) mg／L

企業(yè)主要污染物排放量＝污水產(chǎn)生量×廢水回用設(shè)施累積排放比例×出水水質(zhì)＝規(guī)模系數(shù)×過(guò)程系數(shù)×噸原油廢水產(chǎn)生系數(shù)×原油加工量×廢水回用設(shè)施累積排放比例×出水水質(zhì)

2 結(jié)果與討論

為了進(jìn)一步確定本研究提出的核算方法的實(shí)際可操作性與準(zhǔn)確程度，選取某企業(yè)的實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)試。某企業(yè)油品采用加氫精制、氣體產(chǎn)品采用胺法精制，加工規(guī)模為1200萬(wàn)t／a，企業(yè)污染物治理工藝中有汽提工藝，外排廢水的處理工藝為二級(jí)生物處理。

查閱表1，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，確定企業(yè)的規(guī)模系數(shù)為1.04；查閱表4，根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程，確定廢水產(chǎn)生系數(shù)為0.5t／t原油；企業(yè)生產(chǎn)的油品采用全加氫精制、氣體產(chǎn)品采用胺精制，采用反滲透后部分回用；經(jīng)過(guò)油水分離工藝之后的廢水中COD濃度為600 mg／L，氨氮濃度為30mg／L。

該企業(yè)的具體煉化流程如表7所示，其工藝結(jié)構(gòu)系數(shù)的計(jì)算結(jié)果為10.598。查閱表3，確定過(guò)程系數(shù)為1.54。

查表5，可以得到該企業(yè)廢水累積排放率為69%，根據(jù)該企業(yè)采用的污染物治理措施為二級(jí)生物處理，則查表6可得：企業(yè)的排水水質(zhì)COD為80 mg／L，氨氮5mg／L。則：

表7 某企業(yè)實(shí)際煉化流程詳細(xì)工藝參數(shù)

該企業(yè)的COD排放量＝污水產(chǎn)生量×廢水累積排放率×COD出水水質(zhì)＝過(guò)程系數(shù)×規(guī)模系數(shù)×噸原油廢水產(chǎn)生系數(shù)×原油加工量×廢水累積排放率×COD出水水質(zhì)＝1.54×1.04×0.5×1200×104×69%×80×10－6＝530.45t／a；該企業(yè)氨氮排放量＝1.54×1.04×0.5×1200×104×69%×5×10－6＝33.15t／a。

根據(jù)企業(yè)自測(cè)與環(huán)保部門(mén)的監(jiān)督性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分別計(jì)算了企業(yè)實(shí)際的污染物排放量，并對(duì)本研究提出的核算方法結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，見(jiàn)表8。

表8 本研究方法核定結(jié)果與實(shí)際情況對(duì)比

如表8所示，主要污染物排放量的計(jì)算結(jié)果與企業(yè)自測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果較為接近，COD和氨氮的排放量誤差率分別為17.3%和5.1%，完全可以滿(mǎn)足石油煉化企業(yè)主要污染物產(chǎn)生量和排放量的核算需求。

3 結(jié)束語(yǔ)

本研究提出的基于企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)裝置特征和污染治理技術(shù)的復(fù)雜系數(shù)核算方法所采用的數(shù)據(jù)都與企業(yè)的生產(chǎn)工藝特征相關(guān)，企業(yè)提供此類(lèi)數(shù)據(jù)并無(wú)困難，具有較好的實(shí)際可操作性。核算結(jié)果與監(jiān)督性監(jiān)測(cè)、企業(yè)自測(cè)等數(shù)據(jù)的吻合性較好，具備較高的準(zhǔn)確性，可以作為石油煉化企業(yè)主要水污染物排放量核算中的參考方法。

［1］ 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.國(guó)家數(shù)據(jù)［EB／OL］.［2014-11-04］.http：／／data.stats.gov.cn／workspace／index？m＝hgnd.

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［5］ 環(huán)境保護(hù)部.關(guān)于印發(fā)《“十二五”主要污染物總量減排核算細(xì)則》的通知［EB／OL］.［2014-11-04］.http：／／www.mep.gov.cn／gkml／hbb／bwj／201206／t20120605＿230944.htm.

［6］ 丁毅，李英芹.石油石化企業(yè)污染減排工作初探［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2009，19（4）：7-10.

［7］ 李增強(qiáng)，劉婕，李增偉.油田企業(yè)節(jié)能減排的實(shí)踐與探索［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2009，19（4）：4-6.

［8］ 李興春，范巍，郎延紅，等.中國(guó)石油污染管理減排探討［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2008，18（3）：1-3.

（編輯 石津銘）

10.3969／j.issn.1005-3158.2015.01.016

：1005-3158（2015）01-0048-04

2014-11-04）

王強(qiáng)，2010年畢業(yè)于北京師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)專(zhuān)業(yè)，博士，現(xiàn)在環(huán)境保護(hù)部環(huán)境規(guī)劃院從事水環(huán)境保護(hù)規(guī)劃與區(qū)域主要污染物總量控制方面的研究工作。通信地址：北京市朝陽(yáng)區(qū)安外大羊坊10號(hào)北科創(chuàng)業(yè)大廈305，100012