節(jié)能減排理念下石油化工污水處理策略

方良充(湛江市節(jié)能和循環(huán)經(jīng)濟(jì)協(xié)會(huì), 廣東 湛江 524007)

1 相關(guān)含義概述

1.1 節(jié)能減排

所謂節(jié)能減排，顧名思義就是減輕能源消耗，減少污染物的排放。節(jié)能是指要合理管理能源消耗，使用合適的技術(shù)、方法從生產(chǎn)環(huán)節(jié)到消費(fèi)環(huán)節(jié)減少能源的使用、消耗和浪費(fèi)，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。減排需要通過(guò)強(qiáng)化節(jié)能技術(shù)的使用，在重視環(huán)境保護(hù)和社會(huì)效益的基礎(chǔ)上減少不必要的能源浪費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)資源合理利用[1]。

1.2 石油化工污水

石油是石化企業(yè)生產(chǎn)的主要原材料，通過(guò)分餾、精煉、合成、熱解等工藝處理有機(jī)物的過(guò)程便是石化企業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程。石化產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)量和種類(lèi)非常豐富，產(chǎn)生的污水量也很大，污水中含有氨氮、苯酚、硫等污染物。石化企業(yè)性質(zhì)不同，生產(chǎn)的產(chǎn)品也會(huì)有很大的差異，形成的污水會(huì)變得更加多樣化，會(huì)含有芳香胺化合物、雜環(huán)化學(xué)品等，從而使得污水會(huì)變得更加復(fù)雜，甚至有毒物質(zhì)的含量也會(huì)大大增加[2]。

由于一些化工企業(yè)對(duì)如何節(jié)水缺乏認(rèn)識(shí)，造成了水資源的巨大浪費(fèi)和污染。隨著技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)逐漸認(rèn)識(shí)到，不同的生產(chǎn)工藝對(duì)水質(zhì)的要求也不盡相同，這使得企業(yè)對(duì)水污染的性質(zhì)和程度進(jìn)行了總結(jié)和分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水針對(duì)性的處理，提升污水處理的效率。

2 石油化工污水特點(diǎn)

石油化工企業(yè)污水水質(zhì)復(fù)雜，排放量大。石化生產(chǎn)的規(guī)模很大，在生產(chǎn)過(guò)程中需要加入溶劑、助劑、添加劑，并經(jīng)過(guò)各種反應(yīng)，導(dǎo)致污水量大，污水中雜質(zhì)成分相當(dāng)復(fù)雜。石油化工企業(yè)污水含有大量重金屬。石油化工生產(chǎn)中的很多反應(yīng)都是在催化劑的作用下進(jìn)行的。一個(gè)大型石化企業(yè)可以使用幾十種催化劑，在這些催化劑的作用下導(dǎo)致污水中的重金屬含量越來(lái)越多，所以污水中往往含有重金屬。石油化工企業(yè)污水處理較為困難。石油化工產(chǎn)品種類(lèi)繁多，與之相關(guān)的一些化合物也會(huì)增加水污染，如：雜環(huán)化合物、芳香胺類(lèi)的化合物等，這些污染物還會(huì)進(jìn)行相互反應(yīng)，使石化工業(yè)所排污水的處理變得更加困難。

3 石油化工污水處理的問(wèn)題

3.1 污水中的含硫量增多

石油價(jià)格的上升導(dǎo)致石化企業(yè)在選擇原材料時(shí)會(huì)更加青睞價(jià)格低廉的高硫原油，但高硫原油質(zhì)量較差，含硫量較多，會(huì)使石化企業(yè)所排放的污水含有大量的硫。根據(jù)相關(guān)調(diào)查，常壓塔頂油水分離罐和焦化分餾塔頂油水分離罐會(huì)產(chǎn)生大量含硫污水，對(duì)環(huán)境造成較大的影響。

3.2 污水的成分更加復(fù)雜

污染物組成的復(fù)雜性將增加污水處理的難度，令污水組成復(fù)雜的原因主要有以下幾種：一是原油質(zhì)量越來(lái)越差，稠油越來(lái)越多，雜質(zhì)越來(lái)越多，對(duì)加工這種質(zhì)量較差的原油，迫切需要從業(yè)人員提高原料的深加工能力。二是石油價(jià)格的急劇上漲，石油化工行業(yè)的利潤(rùn)相對(duì)較低。為了進(jìn)一步發(fā)展，提高利潤(rùn)率，許多石油企業(yè)紛紛向精細(xì)化工方向發(fā)展。三是面對(duì)日益嚴(yán)重的水資源短缺和人們環(huán)保意識(shí)的提高，石化企業(yè)開(kāi)始實(shí)施水資源循環(huán)利用方式，通過(guò)各種工藝、設(shè)備分離出來(lái)的污染物增加污水中污染物的種類(lèi)。

3.3 污水的深度利用和回收

由于全球?qū)λ廴镜年P(guān)注，我國(guó)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)也在提高，石油化工企業(yè)也需要對(duì)污水進(jìn)行更深入的處理以滿足環(huán)保要求。此外，由于我國(guó)絕大多數(shù)石化企業(yè)都位于水資源匱乏的地區(qū)，所以污水處理的問(wèn)題不僅在于簡(jiǎn)單的處理污水，更重要的是要尋找更深層次的循環(huán)利用方法，將污水進(jìn)行合理的回收利用，作為其他產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的原材料。

4 石油化工污水處理技術(shù)

在石油化工生產(chǎn)過(guò)程中，水的消耗往往是巨大的。大部分石油化工生產(chǎn)線和加工線需要水作為原料。水在生產(chǎn)線上處理排放前，必須經(jīng)過(guò)相應(yīng)的污水處理工藝，達(dá)到國(guó)家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，才能直接排放或回用。依據(jù)石化工業(yè)關(guān)于污水的處理方式與處理的手段不同，可以將石化工業(yè)污水處理技術(shù)分為生物、物理、化學(xué)三大類(lèi)。

4.1 物理處理技術(shù)

4.1.1 膜分離技術(shù)

現(xiàn)如今，不僅石化工業(yè)會(huì)大量使用膜分離技術(shù)進(jìn)行污水處理，其他企業(yè)也對(duì)膜分離技術(shù)進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用。能夠有效對(duì)污水的味道和色澤進(jìn)行過(guò)濾是膜分離技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)膜分離技術(shù)還能對(duì)污水中的雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，將污水中的金屬離子、微生物等物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，令被處理后的污水變得更加穩(wěn)定。因其成本較低、實(shí)用性強(qiáng)，膜分離技術(shù)在石化工業(yè)中得到了大量的應(yīng)用。

4.1.2 吸附技術(shù)

吸附技術(shù)中一般采用吸附性物質(zhì)來(lái)處理污染物。常見(jiàn)的吸附物有活性碳、活性碳纖維、水沸石、腐植酸基吸附性，以及煤基吸附性。吸附技術(shù)主要利用吸附物質(zhì)的疏松空隙度，把污水中的有害物質(zhì)吸附到吸附劑上，進(jìn)而除去。這個(gè)方法的弊端是處理成本高。雖然對(duì)污染物的顏色和臭味都能夠進(jìn)行高效的過(guò)濾，但是在污水處理流程中卻無(wú)法提高出流的質(zhì)量，會(huì)形成二次污染，因此無(wú)法單獨(dú)利用。

4.1.3 離心技術(shù)

離心技術(shù)主要采用離心原理，根據(jù)污水中油水密度的不同，將油水分離。在處理污水時(shí)根據(jù)不同的水質(zhì)特點(diǎn)采用不同類(lèi)型的離心機(jī)，目前，石油化工行業(yè)常用的離心機(jī)有立式離心機(jī)和臥式離心機(jī)兩種。但離心機(jī)的價(jià)格較為昂貴，還有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，不適宜大面積推廣。

4.1.4 油分離技術(shù)

除油是石油化工污水處理的核心技術(shù)。油分離技術(shù)經(jīng)常是在專(zhuān)用的分離池中進(jìn)行，經(jīng)過(guò)油分離后石化工業(yè)所排出的污水會(huì)進(jìn)行初步的沉淀。不同的油分離方式會(huì)產(chǎn)生不一致的分離效率。通過(guò)研究和比較發(fā)現(xiàn)了斜板油分離器的處理效果優(yōu)于普通水平分離器。試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)研究表明，適當(dāng)傾斜可以有效提高油分離器的效率。

4.1.5 氣浮法

氣浮法是將懸浮物吸附在微氣泡上，在經(jīng)過(guò)工藝處理后，將這些石化污水中的微生物、油質(zhì)等吸附在微氣泡上，從而達(dá)到凈化污水、提升水質(zhì)、除去石油化工油等污染物的目的。這樣，通過(guò)氣浮法就能夠逐步減少這些懸浮液，從而改善工業(yè)污水的處理品質(zhì)。但科學(xué)研究也表明氣浮法處理精制污水的廢油去除率比較高，在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，科研人員們又將單層次氣浮技術(shù)和多層板式冷卻塔理論相結(jié)合，成功研制了一個(gè)新型的雙層次氣浮塔處理含油廢氣的工藝流程，并完成了塔釜一次曝氣和多級(jí)氣浮分離。

4.2 化學(xué)處理技術(shù)

4.2.1 絮凝技術(shù)

絮凝技術(shù)主要利用絮凝原理來(lái)增大污水中懸浮顆粒的粒徑或形成絮凝物，以加速污染物在水中的積累。絮凝劑通常加入污水中，以處理有機(jī)污染物、浮游生物和其他污染物。在實(shí)際應(yīng)用中，絮凝技術(shù)常與氣浮、沉淀等處理技術(shù)結(jié)合使用。

4.2.2 污水臭氧化處理法

在環(huán)保、化工等領(lǐng)域污水臭氧化處理法被大量的使用。以臭氧為氧化劑，采用空氣和低濃度臭氧對(duì)污水進(jìn)行凈化消毒。該方法主要用于水脫色，去除鐵、錳等金屬離子，去除水中苯酚、氰化物以及異味等污染物。污水臭氧化處理法具有反應(yīng)速度快、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，并且無(wú)二次污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)有重要意義，符合綠色發(fā)展理念。

4.3 生物處理技術(shù)

4.3.1 活性污泥技術(shù)

活性污泥技術(shù)是一種將污水中的好氧生物迅速繁殖，利用氧化能力來(lái)吸附污水中的雜質(zhì)的一種方法。具體做法是將外界的空氣不斷加入污水中，使得污水變?yōu)槟嗌常谀嗌持胁粩喾敝澈醚跷⑸?，進(jìn)而利用這些微生物和形成的活性污泥來(lái)對(duì)污水進(jìn)行凈化。

4.3.2 生物過(guò)濾

生物過(guò)濾技術(shù)是將生物濾池的微生物附著在固體載體上形成過(guò)濾材料，然后使下水自上而下流過(guò)過(guò)濾材料的表面進(jìn)行過(guò)濾，使過(guò)濾材料吸收污水中的有機(jī)物。過(guò)濾材料上的微生物也能有效分解和破壞有機(jī)物。

4.3.3 厭氧

厭氧生物處理技術(shù)成本低，高濃度的厭氧生物污水處理能力強(qiáng)，處理污水后所產(chǎn)生的沼氣可作為能源。在這一過(guò)程中，厭氧菌的培養(yǎng)使污水的生物降解和發(fā)酵成為可能。不同的處理方式需要不同的厭氧形式，采用上流式厭氧反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)污水，不僅操作簡(jiǎn)單，而且效率高。對(duì)上流式厭氧污水處理技術(shù)的研究表明，上流式厭氧處理對(duì)污水污染物有很好的去除效果，但對(duì)處理?xiàng)l件要求很高，溫度和水量必須控制在一定范圍內(nèi)才能發(fā)揮更好的作用。

4.3.4 好氧

好氧處理技術(shù)也是處理石化污水的重要手段。在實(shí)踐中，好氧處理常與厭氧處理結(jié)合使用。好氧處理方法多種多樣，可根據(jù)不同類(lèi)型的石油化工污水靈活使用。例如，間歇式活性污泥連續(xù)分批工藝簡(jiǎn)單、快速、靈活，可實(shí)現(xiàn)更好的操作和管理，該處理方法適用于小型污水的處理。

5 各類(lèi)石油化工污水的處理對(duì)策

5.1 對(duì)含硫污水的處理

目前，國(guó)內(nèi)外含硫污水的處理方法主要有汽提法、沉淀法、氧化法等，利用率最高的是沉淀法與氧化法，這兩種方法對(duì)含硫污水的處理效率很高。在氧化處理過(guò)的污水時(shí)，添加銅可以刺激空氣中硫酸氧的產(chǎn)生，提高處理效果。酸洗可分為單塔和雙塔，前者可用于處理含有硫化氫、低氨等的污水。隨著污水處理技術(shù)的發(fā)展，濕式空氣氧化法不僅可以完全去除水中的硫，而且可以改善生化污水的生化性能，而且還產(chǎn)生了許多更先進(jìn)的氧化方法，得到了公眾的認(rèn)可。

5.2 對(duì)污水中高濃度物質(zhì)的處理

根據(jù)毒性的不同，生化可分為三類(lèi)，依次為有毒性、無(wú)毒生化性差、無(wú)毒性。處理方法可以是好氧法和厭氧法，這也是未來(lái)石油化工的發(fā)展趨勢(shì)。厭氧處理高濃度污水，好氧處理低濃度污水。相比之下，好氧法更加經(jīng)濟(jì)、更為方便，而厭氧法使污水的二次回收成為可能，做到了循環(huán)利用。在實(shí)踐操作中，好氧法和厭氧法可以結(jié)合起來(lái)進(jìn)行操作。

厭氧法用于處理高濃度污水，好氧法用于處理低濃度污水。根據(jù)生化過(guò)程中的最大需氧量，可以采用厭氧法和好氧法兩種工藝結(jié)合來(lái)處理污水。雖然好氧工藝相對(duì)經(jīng)濟(jì)，但是厭氧法的使用不僅可以提高資源利用效率，而且可以重復(fù)利用能源，并可以產(chǎn)生少量的污泥用于凈化水質(zhì)，這表明厭氧法似乎更適合進(jìn)行污水處理。但在實(shí)際處理中，單靠厭氧法是不夠的，盡管厭氧法擁有其較高的工作效率，但單獨(dú)的厭氧法不能完全去除污水中的雜質(zhì)，需要與好氧法進(jìn)行結(jié)合來(lái)處理石化工業(yè)產(chǎn)生的污水。

5.3 對(duì)含油污水的處理

含油污水對(duì)環(huán)境污染程度高，對(duì)水體造成嚴(yán)重危害。若是含油污水排入到自然中會(huì)在水面上形成油膜，使氧氣難以進(jìn)入水中。水中的魚(yú)因缺氧而窒息，新孵化的魚(yú)苗也會(huì)變形，這對(duì)魚(yú)類(lèi)的繁殖有很大影響。

通常采用物理化學(xué)、化學(xué)和生物方法處理含油污水。物理化學(xué)方法通常包括油分離、氣體懸浮、水力旋流器分離和膜分離。生物方法包括厭氧處理、好氧處理和組合工藝。在某些情況下，化學(xué)方法和厭氧生物方法的結(jié)合可以通過(guò)使用缺氧、厭氧兩級(jí)厭氧生物技術(shù)來(lái)處理含油污水。

6 節(jié)能減排理念在石油化工污水處理中的應(yīng)用對(duì)策

6.1 充分節(jié)約電能

石化企業(yè)通過(guò)對(duì)污水處理設(shè)備的優(yōu)化，可以達(dá)到節(jié)能的目的，包括對(duì)泵和攪拌器的處理。水泵是一種耗能大的抽水裝置，如果只有一臺(tái)水泵在運(yùn)行，隨著設(shè)備老化，運(yùn)行效率逐漸下降。根據(jù)不同時(shí)間排放的污水量不同，選用兩臺(tái)水泵交替抽水，可相應(yīng)縮短水泵的運(yùn)行時(shí)間，節(jié)約能源。攪拌器耗電量較大，通過(guò)使污水和化學(xué)品不斷翻滾來(lái)溶解物質(zhì)，如果同時(shí)設(shè)置污水與化學(xué)品的混合工藝，在液體混合的影響下進(jìn)行混合，可節(jié)省部分?jǐn)嚢杵鬟\(yùn)行時(shí)間，降低能耗。

6.2 尋找環(huán)保能源

眾所周知，新能源、環(huán)保和節(jié)能也可以應(yīng)用于污水處理。例如，風(fēng)能和太陽(yáng)能可以發(fā)電，可以替代部分用電，平流沉淀池重力排沙特性也可以替代傳統(tǒng)沉淀池的用電，可有效實(shí)現(xiàn)石油化工企業(yè)的節(jié)能減排。此外，隨著智能化、自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)，石化企業(yè)也可以開(kāi)發(fā)高效的智能化、自動(dòng)化的污水處理設(shè)備，不僅可以節(jié)約能源、降低成本，而且可以減少相應(yīng)的人力資源，提高勞動(dòng)效率，進(jìn)而可以為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展壯大，最終促進(jìn)節(jié)能減排理念在石化企業(yè)的貫徹實(shí)施，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

6.3 選擇合理藥劑

在污水處理過(guò)程中，合理選擇藥劑用量更為重要，為了降低藥物配比的能耗，可以考慮藥劑的成本效益和藥劑濃度。在污水處理中尋找高性價(jià)比的藥劑是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作。在污水處理中使用無(wú)害化劑，在處理污水的同時(shí)，應(yīng)減少對(duì)環(huán)境的污染。石化企業(yè)應(yīng)控制試劑濃度，濃度過(guò)高不利于清洗試驗(yàn)設(shè)備，濃度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致其他藥物流出，只有在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，才能達(dá)到節(jié)能減排的目的。因此，在污水凈化時(shí)，試劑的選擇非常重要。

7 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在處理污水的問(wèn)題上，石化企業(yè)應(yīng)當(dāng)貫徹節(jié)能減排理念，做好污水的處理工作，采用物理、生物、化學(xué)等技術(shù)處理污水，在處理污水時(shí)應(yīng)當(dāng)節(jié)約電能消耗、尋找環(huán)保能源、選擇合理藥劑，從而實(shí)現(xiàn)石化產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。