关键词：石油化工；污水处理；工艺优化；应用
产业结构的优化升级推动了石油化工行业的发展，保障了现代化建设过程中的石油资源需求。但是石油化工的迅猛发展，暴露出一系列的问题，严重制约了石油行业的进一步发展，如石油化工企业的生产运行需要大量的水资源，供水问题是石化企业选址扩建需优先考虑的重中之重[。污水处理作为解决工业用水紧缺问题的重要手段，在石油化工企业的应用较为广泛，相关部门已出台了多套关于石化企业污水处理的方针政策，鼓励企业开发先进的污水处理技术，以实现污水的循环利用。因此基于某石化工厂污水处理现状，开展污水处理工艺效果研究，对于缓解企业水资源短缺问题具有重要意义。
1 石化工厂中污水处理的必要性分析
石油化工企业生产需要消耗大量的新鲜水，相关资料显示，国内吨油耗水量约为 2.26m3，国际平均值仅为 0.5m3，是国际水平的 4.52 倍，水资源紧缺问题已经成为制约企业发展壮大重要因素。炼油过程需要消耗大量新鲜水的同时还会排出大量的污水，国内吨油排污量约为 1.79m3，国际平均值仅为 0.15m3，是国际水平的 11.93 倍，必须引起高度重视。
目前石油化工企业使用的污水处理装置庞大，经常处于超载状态运行，不能保证处理之后的水质满足标准要求。因此，研究石化工厂污水处理再用新工艺，对于缓解石油化工企业新鲜水紧缺的现状至关重要。
2 原有污水处理工艺对比分析
2.1 含油污水处理工艺
2.1.1 污水处理工艺
某石化工厂所处位置的底层为 CaCl2 水型，储层平均的孔隙度为 16.3%，采油地层具有明显非均质性，因此炼油过程中需要进行油水分离。油水分离会产生大量的含油污水，直接排放必将造成环境污染。起初制定的污水处理工艺，采用化学杀菌配合三级过滤的方法进行污水处理，水质检测达标之后排放。污水处理前先清除大分子浮油，之后的污水处理过程中投放化学试剂对小分子浮油进行絮凝沉降，将污水含油量控制在低于 10mg/L，之后经过三级过滤处理使出水质量达标，实现安全排放。
2.1.2 污水处理工艺效果分析
污水处理系统建成使用的三年时间内污水处理水质统计情况如表 1 所示，可以看出污水处理系统处理之后的水质稳定，但是检测过程中发现水中的悬浮物含量较高，含量均大于 30mg/L，未达到排放标准要求。原因可能是污水处理系统工作过程中三级过滤效率未达到设计要求，当进水悬浮物含量较高时，极易堵塞系统的滤料层，导致污水处理系统中断，解决方法是定期进行反冲洗，保证过滤器的检修频率大于 2 次/年。与此同时，污水处理系统应用时间的延长，各组件出现了腐蚀老化和滤料漏失，也是导致出水检测不达标的可能原因。
2.2 石化污水处理工艺2.2.1 污水处理工艺为了提高石化工厂污水处理质量和效率，基于含油污水处理工艺，对污水处理工艺进行了优化，引进了“隔油+气浮+生化+过滤后处理”技术。运用生化系统去除污水中乳化油，为了保证生化系统运行的有效性，在其之前增加了浮油清除装置-除油罐，以便控制污水中浮油的含量。除油罐本身材料在污水长时间的侵蚀作用下容易出现组件穿孔问题，为了避免污水处理系统工作停滞，增设了聚结气浮反应器，选用了耐腐蚀双相组织不锈钢材料制备，能够保证其较长的使用寿命。
2.2.2 污水处理工艺效果分析该污水处理工艺处理之后的水质能够达到外排标准，可是在循环使用时存在腐蚀性较强的情况，会恶化处理系统的出水水质。生化处理系统的使用降低了污水处理系统建设和维护的成本，突出了生化技术的环境优势，有利于石化企业的可持续发展。但是污水处理系统虽然采用了先进的生化处理技术，可是系统运行过程中污水处理的成本较高、出水水质指标数值随着污水处理系统运行时间的延长逐渐下降，直至污水处理之后不能直接排放和回收再用。
3 石化污水循环利用过程的缓蚀技术研究
3.1 污水缓蚀试验
污水缓蚀试验的主要目的是确定一种缓释效果较好的缓蚀剂，降低污水循环利用时的腐蚀性，保护污水处理系统具有较长的使用寿命。试验涉及五种水处理剂，因设计技术秘密，此处分别标记为 1#、2#、3#、4#、5#，暂不标注试剂实际名称。缓蚀试验之前需要参照 GB10124-88 标准进行挂片的制作，完成挂片的预处理，包括砂纸去污、丙酮去油、乙醇去脂等，之后放入 100℃鼓风烘干箱中进行烘干，冷却至室温取出称重。
3.2 挂片腐蚀试验挂片腐蚀试验过程参照 GB10124-88 进行，首先制备完的 1#、2#、3#、4#、5#挂片分别置于处理后的污水中，进行对比试验，统一设置相同的温度、转速参数，腐蚀时间设置为 72 小时，每种缓蚀剂配置五种浓度，分别为 5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L、30mg/L。完成试验之后从水中取出挂片，清除表面存在的腐蚀物，用蒸馏水冲洗挂片之后进行烘干，冷却至室温进行称重。挂片腐蚀试验结果统计完成之后进行腐蚀率的计算，采用失重法定量计算污水的平均腐蚀速率，计算公式如下： 
，其中 B为腐蚀速率（mm/a），k 为换算系数，w1为试验前挂片质量（g），w2为试验后挂片质量（g），ρ 为挂片密度（g/cm3），A 为挂片表面积（cm2），t 为试验时间（h）。
，其中 B为腐蚀速率（mm/a），k 为换算系数，w1为试验前挂片质量（g），w2为试验后挂片质量（g），ρ 为挂片密度（g/cm3），A 为挂片表面积（cm2），t 为试验时间（h）。 3.3 试验结果与讨论不同缓蚀剂在相同处理水样中浓度由低到高计算得到的腐蚀速率统计。由此可以看出不同缓蚀剂的腐蚀效果存在一定的差异，由强到弱依次为 1#、2#、3#、4#、5#。1#缓蚀剂具有较好的缓蚀效果，药剂浓度为 10mg/L 时就具有很好的缓蚀效果，缓蚀率达到了 70.5%；2#缓蚀剂在浓度为25mg/L 时的缓蚀效果最好，缓蚀率为 58.5%；3#缓蚀剂在浓度为 30mg/L 时的缓蚀效果最好，缓蚀率为 52.5%；4#缓蚀剂在浓度低于 20mg/L 时的缓释效果不佳，随着浓度的增加缓蚀效果逐渐升高；5#缓蚀剂的处理效果最差。综上所述，1#缓蚀剂具有明显的缓蚀效果，浓度选用 10mg/L 即可达到很好的缓蚀效果。
3.4 技术原理超滤膜过滤是筛孔分离方法中的一种，膜的孔径是固定的，工作过程中要求膜的两侧存在压力差，溶质透过膜由高压侧渗透至低压侧，颗粒粒径大于膜孔孔径的杂质被阻挡在膜的高压侧。工业生产中使用的超滤膜的孔径通常在25~30nm 范围内，通过压力驱动粒子，实现不同粒径物质的渗透与过滤。超滤工艺具有很好的过滤性能，工作时能够滤除水中绝大多数的污染物、细菌、微生物等。
3.5 试验工艺流程石化生产设备进水来自于隔油-气浮-生化-过滤处理后的外排水，出水除较少量的用于反冲洗，避免超滤膜的阻塞，大多成为后续渗透工艺的待处理水。根据出水的实际情况，设计了超滤膜和纤维膜组件配套使用的工艺方法，开展工艺试验，其中膜材料选择聚醚砜制备，纤维膜由上千纤维束构成。工艺试验过程中将通道设置为错流模式，污水在通道入口经过纤维束完成初步的过滤，之后经超滤膜由内向外渗透，被阻挡的大粒径杂质富集在纤维网内表面。
3.6 超滤反渗透技术用于石化污水处理试验为了表征超滤反渗透技术在石化污水处理过程中的效果，试验时监测了处理水的浊度和污染指数（SDI），根据上述试验统计结果对超滤技术进行评价。
3.7 浊度的变化统计得到处理污水的浊度随超滤膜的运行时间变化规律，由此可以看出超滤膜进水的浊度处于 0.8~1.6mg/L，存在较大的波动，超滤出水浊度低于 0.2mg/L，浊度变化较稳定，由此可见超滤反渗透技术的处理效果明显，具有很高的除杂率。试验结果表明，超滤膜能够截留污水中的近乎所有的杂质物质，出水能够满足反渗透系统进水水质的要求。
3.8 SDI 值的变化处理水水质的另一个重要指标就是 SDI 值，试验过程中监测了设备出水中的 SDI 值，由监测数据变化趋势可以看出，出水中的 SDI 数值在 1 左右波动，其最大值未超过 2，满足下道工艺用水的水质要求。
4 改进效果评价
为了验证污水处理工艺改进的效果，投产应用之后进行了为期一年的跟踪记录。统计结果显示，石化工厂污水处理工程中回用水利用率提升了约 42%，超滤反渗透技术的引进，取得了很好的应用效果。石化工厂第 3 季度炼油生产回用水总量最大，高达 320t/h，其余季度的回用水量较少，但也没有低于 210t/h，预计有 41 万吨/年回用水投入石化工厂的正常生产，将会为企业节省费用近 200 万/年。污水处理工艺的优化改进缓解了石油化工企业的用水需求，降低了污水处理过程中的试剂用量，对于企业未来的发展意义重大。
5 结 论
通过分析石化工厂原污水处理工艺及其效果得出污水处理成本高，出水水质会随处理系统运行时间的延长逐渐降低的结论。基于原有污水处理系统开展了污水处理工艺改进工作，通过对比试验得出 1#缓蚀剂的迅速变为 NOx，从而造成 NOx 的浓度突然升高，因此必须降低石灰石的用量。解决方法为：把原来的水平烟道喷射方式换成错列对射式，错开的距离应为 0.3m，以使烟气充分接触还原剂，从而增强处理效率，研究发现优化改造之后的氨逃逸数值会从 7×10－6mg/m3变成 3×10－6mg/m3。
3.3 方式不对引发的原始排放量较高脱硝技术既需要除去 NOx，有要求减少 NOx 的生成量，经过研究可知，运用分级供风可从源头上良好的阻止 NOx生成量。解决方法就是调整运行方式，首先，降低一次风量，让燃烧呈缺氧形势，因为氧含量的不足，会使燃烧速度、温度都降低，这时燃料里的氮就会分解为大量的 CN 和 HCN，既将一些 NO 还原，又阻止了 NOx 的生成。其次，加大二次风量，让区域的燃烧温度较低，从而避免产生较多的 NOx。
经过燃烧方式的改变，降低了 10%的原始排放量，使得脱硝率超过了 85%。
4 优化改造效果对锅炉 SNCR 脱硝优化改造以后能够发现 NOx 的排放浓度为 100mg/Nm3以下，这就很大程度的符合了排放要求，经过对锅炉燃烧的优化改造，使得锅炉 NOx 排放浓度为 250mg/Nm3，当运用 SNCR 脱硝技术之后，NOx 的排放浓度就变成了 50 mg/Nm3，脱硝率在 85%以上。因为循环流化床锅炉 NOx量降低了 1780t/a，不仅使得环境有了极大的改善，而且使得电厂 NOx 排污费用有了显著降低，同时还改善了由 NOx产生的酸雨情况以及碳氢化合物反应产生的致癌物质，有效保障了人类的安全，可见脱硝技术能够有效降低 NO x 的排放量，利于保护环境。
5 总 结
通过上述内容可知：循环流化床锅炉脱硝技术非常的主要，能够有效减少 NOx 的排放量，从而保护环境。由此，对循环流化床锅炉 SNCR 脱硝技术优化改造非常的有必要，应按照煤质情况改善一、二次风的风量；按照负荷情况改善尿素量，保证脱硝良好；按照逻辑控制，调整顺序，减少反馈时间，避免尿素调节阀发生延后。由于我国环保要求的不断严格，运用循环流化床锅炉属于最为合适的炉型，SNCR 脱硝技术定会不断发展和完善。
原作者：徐泽明，何 睿，郑忠生
原标题：提高石油化工厂中污水处理效果的工艺
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