关键词：沿江企业　炼化企业　污水回用　凝结水回收　节能减排

                 “十三五”以来，党中央提出推动长江经济带高质量发展，全面推进生态优先绿色发展，《长江保护法》、《长江经济带生态环境保护规划》等相关法律法规相继出台，水资源保护已提至战略高度。2021 年，中国石油化工集团公司要求所属企业制定严于国家、行业和地方的排放标准，加快打造绿色低碳循环发展的产业体系，特别是沿江炼化企业要结合产业升级统筹规划，全面提升节水减排管理，形成绿色竞争新优势，在 3 年内将沿江企业污水回用率提高到 60%，力争达到80%。系统分析了沿江炼化企业节水减排现状及存在问题，并根据行业一流节水减排目标，提出采用优化工艺用水、强化净化水串接利用、提高凝结水与污水回用率、提升循环水运行管理、加大非常规水资源利用等措施和途径，稳步推进污水近零排放。

                   1　沿江炼化企业节水减排现状

                  1.1　加工吨油取排水情况

                   2005 年以来，中国石化全面推进节水减排工作，各企业通过采用工业水平衡测试、管理减排、技术节水等措施，取得明显成效。2020 年，炼化企业加工吨原油取新水量平均 0.47 t，排水量平均 0.19 t。其中，行业领先水平加工吨原油取新水量和排水量分别达到 0.32 和 0.07 t[1]。中石化唯一一家入选国家第一批水效领跑者的镇海炼化，加工单位原油取水量仅为 0.22 t 和排水量0.06 t，基本实现近零排放，处于国际领先水平，实现增产降水目标，有效缓解了企业发展与水资源不足之间的矛盾，取得了巨大的社会效益和经济效益。

                       沿江炼化企业处在丰水地区，节水动力不足，普遍存在过程用水粗放、污水回用率低、循环水场运行水平不高等共性问题，加工吨油取水量平均为 0.50 t，加工吨油排水量平均为 0.28 t，仅达到水利部石油炼制用水定额通用值 0.56 t 的要求，在行业中处于中等偏下水平，与行业先进水平相比，加工吨油取水量高出 56.3%，加工吨油排水量更是高出 70%，因此，沿江企业具有较大节水减排潜力。

                    1.2　节水减排存在的共性问题

                    1.2.1　节水意识较薄弱，减排紧迫感不足

                      沿江企业分布在长江两岸，水资源相对丰富且价格较低，有的企业水资源费为 0.13 元 /t，仅为京津冀地区水资源费 5% 左右，新鲜水成本不足 1 元 /t，而中水成本则超过 2 元 /t，单从经济效益角度考虑，中水回用动力不足。与此同时，含盐污水回用，需要进行脱盐处理，通常需采用双膜处理工艺（RO+UF），投资费用高昂，目前，仅有扬子石化等少数企业采用该技术。因此，沿江企业加工吨油取排水量整体偏高。

                      1.2.2　用水缺乏顶层设计，生产过程水耗较高

                       部分企业未有效开展源头削减、串级利用、分级控制、装置热联合技术等优化措施，生产装置消耗新水量高，排污水量大。例如，多数企业净化水串级利用率仅为 35%~45%，未能达到设计值 65%，以千万吨级炼厂为例，净化水量在260 t/h 左右，既增加除盐水近 80 t/h，又增加排污水量 80 t/h。

                      1.2.3　清污分流不彻底，污水回用率偏低

                      2020 年，沿江企业污水回用率在 23%~49%，距离中国石化的要求存在较大差距。各企业均建设了相当规模的污水回用装置，污水回用率低的主要原因：一是分级管控、清污分流不到位，造成中水电导率或碱度超标，无法大量回用；二是含盐污水占污水总量的 30%~40%，多数企业未建污水脱盐处理装置，含盐污水未得到回用；三是部分企业污水处理自动化水平低，在线实时监测仪表配置率低，单元处理效率达不到设计指标，污水回用装置运行不稳定，中水水质波动大，难以连续稳定回用；四是部分企业对回用中水后的管理能力不足，造成设备腐蚀。

                      1.2.4 回收与净化系统复杂，蒸汽冷凝液回收率低

                       目前，沿江企业蒸汽冷凝液回收率在 45%~70%，多数企业距离回收率 85% 的行业先进水平存有较大差距。一方面冷凝液点多、面广，收集难度大，另一方面冷凝液温度高、回收品质标准高，净化工艺较为复杂，高温除油除铁有一定难度。

                    1.2.5　循环水场运行浓倍低，中水回用比例不高

                      循环水系统是中水回用的最大用户，2021 年，沿江企业循环水系统整体补中水率为 22%~40%，距离补中水率 70% 行业先进水平尚存在较大差距。主要原因是中水占补水比例越高，对于循环水系统细菌和粘泥控制要求越高，同时对缓蚀阻垢剂的质量标准提出了更高要求。目前，循环水系统运行水平不高、运行浓缩倍率偏低是中水回用的主要制约因素。

                       2　对策与措施

                      通过对典型炼化企业水平衡测试情况分析，化学水系统水耗占比为 42%，循环冷却水系统水耗占比为 36%，工艺用水损耗占比为 15%，检维修用水及管网损耗占比为 7%。化学水系统水耗最大，循环冷却水系统次之，均为新鲜水耗量的大户，因此，企业节水减排的主要途径是大幅降低化学水和循环冷却水系统新鲜水损耗 [1]。此外，加大雨水和市政中水等非常规水资源的利用力度，亦是降低工业取水量的途径之一。通过源头控制、清污分流、污污分治、高温利用、中水回用、高质高用等节水方式，实现水资源高效利用，逐步实现近零排放目标。

                        2.1　树立系统节水理念，强化用水定额管理

                        节水减排工作是一项系统工程，集技术、管理和成本等多层因素于一体。首先，各企业应建立完善的节水管理体系保证高效用水，成立节水减排组织机构，将“节流优先，污污分治，近零排放”理念纳入企业节水减排规划并形成具体措施；其次，将生产装置用水指标列入计划管理，实行严格的新鲜水、循环水、除盐水、除氧水及净化水的定额管理，纳入企业生产管理 KPI 绩效考核体系，细化各项节水管理指标，完善主要用水点台账，并将节水减排检查列入月度“三基”进行考核；最后，建立供水计量网络信息化系统，常态化控制管网漏损。开发水平衡测试和水数据统计分析软件，定期进行工业水平衡测试，制定管网检漏和维修计划，定期开展新鲜水管网查漏消漏，将漏损控制在 3% 以内。

                         2.2　对标水效领跑企业，优化全程用水管理

                          优化生产过程用水管理，开展源头节水、过程节水、串级利用、控制排污。采用节水或无水的生产工艺，优化工艺物料热联合流程，用需要降温的热物料加热冷物料，不仅可实现无水冷却，实现冷却水的零使用，而且可以使大量的低温热得到有效利用，实现高效节水和节能；优化酸性水汽提装置运行，强化净化水串级利用，作为工艺过程的原料、半成品、成品的洗涤水和其它用水，减少污水排放。例如，某沿江企业针对加氢型酸性水中氯离子含量低的特点，优化污水汽提装置处理流程，将加氢型和非加氢型酸性水分质处理，非加氢净化水替代新鲜水作为电脱盐装置注水，加氢装置净化水替代除盐水或除氧水回注加氢裂化、渣油加氢等加氢装置，净化水整体回用率达到 70%，既减少了新鲜水和除盐水用量，又大幅减少污水排放量。采用技术可靠、经济合理的节水工艺，回收利用排泥水、电脱盐水、凝结水以及锅炉连定排水，做到应收尽收。

                      净水厂的排泥水量一般占水厂制水量的 3%~7%，国内大部分水厂排泥水都直接排入附近河道，不仅淤积河道，而且成为水体污染源。某沿江炼化企业在新鲜水的生产过程中，将混凝池和沉淀池的排泥水全部收集，采用沉降、离心机脱水泥水分离工艺，排泥水资源化利用，供水自用损失率由 6.8% 降至 1.2%。

                      2.3 污水实施分质处理回用，推动含盐污水近零排放

                      炼化污水回用主要有 3 种途径，一是作为循环水补充水源，二是作为工业和消防用水水源，三是作为除盐水用水产生蒸汽。比较而言，现阶段污水回用循环水系统作为工业用水水源，是经济可行的主要途径。

                       对含油污水（电导率一般小于 1 200 us/cm）全部回用，是沿江企业污水回用率达到 60% 的重要途径。针对长江水质系中等碱度和硬度的特点，可不经除盐处理直接作为循环水补水回用。因此，沿江企业首先应将含油污水应收尽收，全部回用。实施源头管控、分级管理、清污分流是做好含油污水回用的前提条件。一般而言，含油污水占整个企业污水的 60%~65%，可采取 BAF、臭氧催化氧化、电絮凝、粉末活性炭、氧化杀菌等污水适度处理回用技术，进一步去除污水中的悬浮物、COD、硬度和细菌 [3]，达到中国石化《炼化企业节水减排考核指标与回用水质标准》（Q/SH0104—2007），防止设备腐蚀和结垢 [3]。通过中水管网输送，可作为循环水系统、催化双脱装置补水全部回用。例如，处于沿江中部某炼化企业，生产装置排放的含油污水、含盐污水及循环水场排放污水分别通过含油、含盐及循环水污水管网，以压力输送方式送污水处理场含油、含盐及循环水污水调节罐，其中，含油污水量 450 m3/h，含盐及循环水污水量 200 m3/h。采用粉末活性炭 + 炭 泥 再 生 组 合 工 艺                （PACT+WAR）， 对 含油、含盐污水进行分别处理，装置处理规模均为500 m3/h，通过清污分流，含油污水电导率控制在680~750 us/cm，经处理后 COD、氨氮浓度分别在38 mg/L 和 1 mg/L 以下，加上厂区生活污水，中水产量约 500 m3/h，由于中水管网供水能力不足，实际回用 380~400 m3/h，污水回用率达到 60.3%。为下一步含盐污水深度处理和回用创造了条件。

                       对含盐污水（电导率一般大于 1 600 us/cm）实施脱盐处理和回用，是污水回用率达到 80%的关键路径。通过实施清污分流、污污分治，实现含油污水、雨水、清净下水等低含盐污水应收尽收，全部回用后，能够将含盐污水的处理规模控制在较为合理的范围，最大程度减少深度除盐装置投资与运行成本。含盐污水的回用可作为沿江企业第二步减排措施，综合考虑投资与运行成本，通过对含盐污水实施膜前预处理 + 超滤 + 反渗透（UF+RO）组合工艺的深度处理 [4]，脱盐后的中水作为除盐水补充水源。例如，某沿海炼化企业采用“预处理 + 超滤 + 反渗透”组合工艺，对乙烯高盐污水、东西区生产废水和东区雨水进行处理后回用。产水一部分进乙烯低盐污水监控池，改善已建低盐污水回用装置的产水水质，提高利用效率；另一部分产水输送到乙烯西区，与现有雨水回用水进行混合后，回用到乙烯一、二循环水场；RO 产生的浓水与乙烯废碱焚烧废水、东区雨水混合后排海。回用装置主要包括东区雨水调节池区域新增 200 m3/h 微涡流反应沉淀池 1套，与现有微涡流反应沉淀池并联运行；新增 4 台 50 m3/h 流砂过滤器，与现有 4 台 50 m3/h 流砂过滤器并联运行；乙烯污水场新增产水 135 m3/h超 滤 2 套， 产 水 94.5 m3/h 一级二段反渗透装置 2 套。该项目投资 2 690 万元，年节约新鲜水75.6×104m3。污水近零排放一般采用高效反渗透、纳滤（NF）、电渗析（ED）、膜蒸馏（MD）、正渗透（FO）、机械压缩蒸发（MVR）、多效蒸发（MED）等技术，对反渗透膜分离后的高盐浓水再浓缩、盐分离、蒸发、结晶、干燥、废盐资源化与处置 ，最终实现污水近零排放目标。中国石化针对煤化工企业高盐废水开发了整体工程技术解决方案，主要包括高级氧化、高效除硬过滤、膜法分质、膜法浓缩减量和蒸发结晶单元。其中，高级氧化单元采用自主研发催化剂为主的臭氧催化氧化技术；高效除硬过滤单元采用低压力大通量的膜法除硬过滤一体化工艺去除废水中的硬度、溶硅等和少量有机物，且能去除溶硅 ；膜法分质单元采用纳滤分盐技术，通过优化纳滤系统设计实现高分盐效率；膜法浓缩减量单元采用高效电渗析和高压反渗透技术，对高盐污水进一步浓缩；蒸发结晶单元采用 MVR 技术，在膜法浓缩减量的基础上，通过分质结晶实现盐硝分离。该组合工艺在某沿江煤化工企业工业应用中，实现了氯化钠和硫酸钠分质结晶，满足工业二级产品质量标准，项目整体高盐污水回收率达到 80% 以上，年节水 288×104m3，基本实现近零排放。

                          2.4 完善回收管网和处理流程，提高蒸汽冷凝液回收率

                           凝结水回收是一项效益很高的节水减排项目，亦是降低除盐水系统新鲜水耗量的有效途径 [5]。各企业可通过对蒸汽管网保温进行升级改造，降低管网热损，选用高效疏水阀，减少各种压力等级蒸汽的消耗；完善凝结水分质回收管网，采用高温凝结水处理技术等措施提高各类蒸汽冷凝液回收率，高温凝结水处理工艺主要有无机陶瓷膜过滤、覆盖双膜法、阻截除油等，其特点是在高温条件下去除凝结水中的油、铁锈等腐蚀产物，实现热能与水量的双重回收利用 [6]。部分企业回收率能达到 80% 及以上。例如，某沿江企业采用“精滤机组 + 陶瓷膜过滤器”组合工艺，该装置设计规模为 100 m3/h，对从焦化、催化等装置回收的高温凝结水进行除油除铁处理。凝结水通过进水总管进入凝结水罐，再通过水泵进入精滤机组，滤除颗粒物、杂质、悬浮物等降低浊度；滤后凝结水进入陶瓷膜过滤器，采取错流过滤的方法除油除铁，除去水中大于 30 nm 的不溶物；处理后的凝结水油含量≤ 0.5 mg/L，铁含量≤ 30 μg/L，可直接作为中压锅炉补水，年回收凝结水 71.4×104m3。此外，其他高温凝结水净化工艺陆续在企业得到成功应用。如某企业结合凝结水水质特性和中试试验数据，采用“聚结除油 + 粉末覆盖”组合工艺处理高温凝结水，该装置设计规模 100 m3/h。两级聚结除油和活性炭吸附工艺去除水中的乳化和溶解油，再经过粉末覆盖过滤器除铁除盐，实际运行进水温度 95 ℃，油含量 0~2.5 mg/L，铁含量 0~340 μg/L，电导率6~9 μS/cm，经处理后凝结水的出水温度 90 ℃，油含量、铁含量及电导率等指标均能达到一级除盐水标准，可作为中压锅炉补充水。实际运行负荷在 85~100 m3/h，年回用凝结水约 80×104m3。

                       2.5　强化循环水水质管理，提高中水回用比例

                       循环冷却水系统耗水量约占企业总取水量的36%，是新鲜水消耗的第二大用户，与第一大用户除盐水系统相比，其补水水质标准和运行成本相对较低，特别适于沿江企业中水回用，一方面循环水系统补水量大，另一方面长江水系中等硬度（100~160 mg/L，以 CaCO3 计）和中等碱度（80~130 mg/L，以 CaCO3 计）水质，含油污水经处理合格后无需除盐即可达到中水标准，可直接作为循环水系统补水回用。因此，应充分发挥样板循环场升级改造作用，采用自动加药方式，提升药剂投加的准确性和稳定性，通过自动加酸装置控制循环水 pH 值；做好水质稳定剂、杀菌剂质量升级的技术试验与现场应用工作，提高中水回用比例和循环水运行浓缩倍数 [7]。例如，北京化工研究院开发的高比例污水回用循环水处理技术，可将回用污水占补水比例提升至 100%，循环水处理效果、缓蚀阻垢剂和杀生剂用量与以新鲜水作为补水时相当。在海南炼化应用，循环水量为 34 000 m3/h，可满足回用污水比例超过 60%、水质波动大、腐蚀性强的循环水处理要求，污水回用量约 205 m3/h。某沿江企业采用“混凝沉淀 + 过滤 + 杀菌”组合工艺对生化装置外排污水进行处理，回用于循环水、生产装置加药用水、地面清洗、绿化浇洒等。采用水力澄清池，通过投加聚合氯化铝进行混凝沉淀去除部分SS、COD ；采用二氧化氯杀灭水中微生物，回用能力为 700 m3/h，项目总投资 371 万元，年节水 371×104m3，其中，化纤循环水 I 区采用自然pH 值运行工艺，污水回用量 24 m3/h，污水回用比例提高至 100%。再如某沿海石化企业通过实施样板循环水场建设，形成以高效阻垢缓蚀剂为中心，自动加药、智能监测换热器监控、水质在线监控、泄漏管理为保证，多水源替代、高效节水旁滤设备、加酸调 pH 值运行为配套，信息化技术为提升的成套节水技术集成，通过水源替代（膜后中水、工业中水、冷凝液、边沟水、淡化海水和少量市政水替代新鲜水）、采用性能优异阻垢缓蚀剂、多水源科学调配、加酸调 pH 值运行，浓缩倍数由平均 3 倍提高到 5 倍，补充水减少 17%，全年节约新鲜水 280×104m3。

                      2.6　利用非常规水资源，降低企业新水消耗

                      非常规水资源通常指海水、雨洪水、城市中水等，开发利用非常规水资源，可以提升水资源用水效率、缓解水资源短缺问题 [6]。目前炼化企业利用的非常规水资源主要有厂区雨水利用及城市中水。炼化企业占地面积大，每年能够收集到大量雨水，特别是多雨的沿江炼化企业，每年可以收集到数十万吨至上百万吨雨水。除初期含油量较高外，雨水水质明显优于达标污水，只需经过简单的除油处理，水质即可满足回用循环冷却水、消防水、厂区绿化用水或其他水用户的要求。厂区雨水利用具有投入少、成本低、见效快的显著特点，能有效降低企业取水量和取水成本，具有较为显著的社会效益和经济效益。因此，沿江企业应积极推广厂区雨水的收集和利用。例如，某沿海炼化企业建立了雨水回收系统，包括厂区雨水回收装置和库区雨水回收储存罐。厂区雨水回收是利用厂区雨水监控池作为雨水收集池，下雨时储存于雨水监控池的雨水经过滤系统和集水池杀菌之后，回用至 1 号循环水系统；库区雨水回收是利用库区雨水监控池作为初级雨水收集池，通过提升泵回收至雨水储存罐，再经含油污水处理系统处理后回用至 2 号循环水系统，年回收雨水 62×104m3。又如某南方炼化企业对雨水监控池工艺流程和雨水提升设施进行升级改造，一是回收的初期雨水或不合格雨水经污水处理场处理，作为再生水回用于循环水系统；二是雨水监控池雨水沉降净化后，作为生产给水供全厂使用，年节水量 40×104m3。

                     3　结　语

                      1）节水减排作为沿江炼化企业绿色低碳发展一项重要而紧迫的工作，应根据企业用水构成，将节水重点放在循环水及除盐水系统，降低新鲜水消耗；减排重点放在加强工艺用水及污水回用，最大程度减少污水排放。

                     2）开展源头控制、过程节水、串级利用是减少新鲜水消耗和污水排放的有效途径。特别是通过提升工艺物料热联合程度，不仅可实现无水冷却，而且可有效节能；提高净化水串接利用率，大幅减少除盐水或新鲜水消耗，同时减少污水排放。

                      3）加大污水回用是有效降低炼化企业加工吨油取排水量的关键途径，其中，沿江企业含油污水具有低电导、低硬度、低碱度水质特点，达标污水经消毒和过滤处理后，可直接作为循环水补水回用，含油污水可全部回用，污水回用率可达 60% 左右；含盐污水经脱盐深度处理与稳定回用，污水回用率可实现 80% 的目标。

                       4）沿江炼化企业应结合区域雨水丰富的特点，注重开拓非常规水资源利用，建议在实施雨污分流、加强雨水水质监控的同时，充分考虑雨水的收集和利用。

                       原标题：沿江炼化企业节水减排现状与对策分析

                       原作者：唐安中