碳五分离技术处理石化产业废水的经济性分析

刘玉静

（长安大学环境科学与工程学院，西安 710064）

山东省某石油化工有限公司位于某经济开发区，是某市重要的化工产品生产基地。其产生的废水主要是生产类废水，有机物含量高，却与园区内的生活污水混合后进行集中处理。

对于高浓度工业废水的净化处理，目前国内外研究较多的主要有湿空气氧化法技术（WAO）、湿式催化氧化法技术（CWO）、超临界水氧化法技术等[1-2]。这些处理技术对于高浓度工业废水中的化学需氧量（CODc）、氨氮（NH3-N）含量指标等有较强的处理能力，但是对石化产业、农化产业排放的工业废水的处理效果有限，因为废水中存在大量有机污染物。碳五分离技术是专门针对石化类有机废水而研发的处理技术，它减少了废水的排放量，提高了废水的重复利用率，是如今最常用的石化有机废水处理技术。

1 治理背景

该公司是一家以石油产品深加工、农药及农药中间体生产、精细化工为主导产业的化工项目集中单位。其中仅利用石油化工废气制甲醇一个项目的废水实际产生量就有720 m3/a。其长期排出的高浓度有机废水已严重影响附近居民的正常生活。在建厂初期，由于生产规模小、环境意识淡薄、资金不到位等问题，人们并没有从长远角度考虑后续的污染问题。随着工业园区规模的不断扩大，厂内污水处理设施不够完善、设施老旧落后、处理水质不达标等问题突出。由于污水治理不到位，该公司已被列为2015年国家重点监控企业。为了生产活动得以维持和发展，该公司必须尽快寻找一种新型、高效、经济的处理方式来替代现在的落后处理技术[3]。

2 整体现状

根据山东省分析测试中心于2013年10月25日对以厂址为中心的20 km2范围内的地下水监测结果可知：企业附近测点均存在超标现象，企业中心区地下水质量已不能满足《地下水质量标准》（GB/T14848-93）Ⅲ类标准要求[4]。横向比较可以看出，企业区域附近内浅层水均受到不同程度的污染。在平面上，污染程度呈自西向东、自南向北逐渐加重的趋势，这与地下水流向基本吻合，说明地表水是区域地下水的重要补给来源之一，地表水的渗漏补给使地下水遭受一定程度的污染，地表水的检测结果如表1所示。

表1 厂区附近地表水检测结果

监测期间，蒲洼沟、支脉河均不能满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）V类标准要求[5]。随着节能减排、低碳生活等理念深入人心，人们对水资源的循环利用和保护、可持续发展更加关注，同时，工业废水排放标准的制定、执行和监督也日趋严格[6]。因此，石化企业必须安全可靠地处理有机废水，同时保证其处理不影响企业的经济效益。

3 处理过程与结果及其经济性分析

3.1 处理过程与结果

该石油化工有限公司在2015年引入了碳五分离装置。碳五分离技术即碳五馏分分离，根据工业要求将碳五馏分分成单一组分或馏分的过程。经过该技术的分离处理，该工业园区内石化废水的各项指标有效降低。碳五深加工正成为我国化工行业发展的新特点。早在20世纪70年代，国外就已经开发出成熟的碳五分离技术。碳五资源的利用由简单利用向分离单体方向发展。目前，美国、日本等发达国家碳五资源的利用率达到80%，主要是分离单体，然后再进一步深加工，生产附加值更高的化工产品。碳五馏分分离技术的出现和发展是与工业上对异戊烷、异戊烯、特别是对异戊二烯等需求量及纯度要求的增加密切相关的。此外，各种合成异戊二烯的方法均带有相应的碳五馏分分离问题，因而也促进了碳五馏分分离技术的成熟及装置大型化。当前，碳五馏分分离的主要目的是分离出异戊二烯或制造异戊二烯的原料。

通过分析该厂区内碳五分离技术的投资运行结果，笔者发现，碳五分离装置不会新增用水量及排水量，工业废水以及生活污水的产生量却有了明显的降低。

原利用石油化工废气制甲醇项目的废水实际产生量为720 m3/a，CODcr总指标为0.08 t/a。利用碳五分离技术后，废水的实际产生量为453.4 m3/a，CODcr排放量为0.04 t/a，NH3-N的排放量为0.01 t/a。由这些排放数据可以看出，该碳五分离设备的引进，对有机废水中的COD具有较强的去除能力，同时对氨氮也有一定的去除作用，出水水质有较明显的改善，出水量满足厂区内处理额度为400 t/h的污水处理站的负荷，降低了后续生化处理过程中的污染物负荷，极大地改善了废水的可生化性，提高了市政污水处理厂的处理效能。

3.2 系统运行结果的经济性分析

该碳五分离设备的处理废气通过管道连接至燃烧炉进行燃烧处理，燃烧炉的设计处理能力为160 t/h，实际处理量为130 t/h，处理余量30 t/h，燃烧炉的处理余量能够满足该项目的处理需求，不需要新增废气处理设施的投资。

该碳五分离设备的废水经厂内污水站处理后排入市政污水处理厂，经污水处理厂处理达标后直接排入支脉河。污水处理厂的处理费用是3.6元/m3，合计年处理费用为2 232元，可见，投资费用与处理费用相对较低。

通过比较该设备的引入投资、产物的处理费用与企业的经济效益，人们可以看出，本次采取的废水处理方式在工艺、技术、设备、效率和资源利用方面是合理可靠的，技术可行性比较强。同时，从该项目的投资运行来看，其结果是在保证处理效果的前提下，降低了处理设备在耐腐蚀、耐高温、耐压等方面的性能要求，从而大幅度降低设备制造投资和运行成本。从长远角度来看，废水安全可靠的处理，可以间接带动企业的发展，提高企业的经济效益。

4 结语

石化有机废水浓度大，污染物负荷高，废水处理成本较高，石化企业面临严峻的挑战，必须选择一种经济合理、运行稳定的污水处理方法。某公司引进了碳五分离技术，该技术维护方便、维修成本底，可以显著降低出水的污染物负荷。企业在进行碳五分离装置的投资后，无需再进行其他相关费用的投资，排出废水的年处理费用在企业可接受的范围内，这样极大地减少了废水处理费用，保障了企业的经济效益。但是，该技术也存在一些问题，最突出的就是占地面积较大。与传统的废水处理方式相比，其占地面积增加一半左右。同时，该项目在维修时存在较大的安全隐患，因罐内有机物均为易燃易爆气体，维修比较困难。

1 孙珮石，钱 彪，洪品杰，等.处理我国高浓度工业废水的工艺技术研究[J].中国工程科学，2003，5（6）：68-73.

2 中华人民共和国国家环境保护局，中华人民共和国国家技术监督局.GB8978-1996 国家污水综合排放标准[S].北京：中国标准出版社，1996.

3 李 磊，赵培培.中国工业废水治理效率评价[J].资源开发与市场，2011，27（12）：1093-1095.

4 中华人民共和国地质矿产部，中华人民共和国国家技术监督局.GB/T14848-93 地表水质量标准[S].北京：中国标准出版社，1993.

5 中华人民共和国国家环境保护总局，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB3838-2002地表水环境质量标准[S].北京：中国环境科学出版社，2002.

6 李咏梅，周 琪.工业园区污水治理的现状与发展方向[J].给水排水，2016，42（3）：1-3.