石油化学工业水资源循环评价指标选择及应用

2021-10-23樊哲寅

洛阳理工学院学报(自然科学版) 2021年3期

樊哲寅，谈迎

(1.西南石油大学化学化工学院，四川成都 610500；2.江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京 210007)

石油化学工业是石油和化学工业的简称，是能源和基础原材料产业，是国民经济的重要组成部分。经过多年的快速发展，我国石油化学工业涵盖石油深加工、天然气化工、煤化工、盐化工、生物化工等主要子行业，产品涉及基础化学原料、合成材料、农用化学品、国防化学品、化工新材料、专用化学品、橡胶制品等涉及国民经济各领域的完整工业体系，形成了门类齐全、品种配套、具备国际竞争力、可生产6万多种产品的工业部门[1-6]。

对于石油化学工业生产而言，水既是参加化学反应制取多种产品的基础原料和溶剂，也是广泛使用的热传导介质、冷却剂，用以控制、调节反应温度。石油化学工业生产的特殊性决定了其对于水资源的依赖程度高、用水量大。在全世界范围内，中国是全球人口数量排名第一的国家，水资源总量居世界第6位，排在巴西、俄罗斯、加拿大、美国及印度尼西亚之后，人均水资源量更是排名靠后。因此，作为对水资源依赖程度高、用水量大的石油化学工业，水资源循环利用显得十分重要。目前,在整个石油化学工业领域，未见到对水资源循环利用情况系统研究的公开报道，更谈不上用何种指标进行分析评价。本文在前人基础上，构建了石油化学工业水资源循环评价指标体系，并基于公开发表的中国统计年鉴、中国环境统计年鉴等资料，对石油化学工业水资源循环利用情况进行了系统研究。

1 评价指标体系的构建

有学者以循环经济理论为起点，分析了石油化学工业发展循环经济的紧迫性、现状以及发展中的问题与障碍，通过物质流分析方法，结合行业的物质流特点，建立了石油化学工业循环经济评价指标体系[7]。但此评价指标体系着眼于整个行业，评价层级、内容太多，其中资源循环再利用包括二氧化硫、烟尘、粉尘、废水、固体废物循环，导致对石油化学工业水资源循环评价不突出。基于已有石油化学工业循环经济评价指标体系的研究成果，选择石油化学工业水资源循环评价指标，构建评价指标体系。

1.1 评论指标的选择原则

(1)可追溯性原则

石油化学工业以石油为主要原料，水资源消耗量与石油加工量息息相关，选择评价指标时，要考虑石油加工量，分析石油加工量与水资源消耗量之间的相关性。

(2)可定量化原则

选择评价指标时，要考虑指标的可定量化和数据的可获得性，尽可能利用政府发布的、统一的、公开的数据。

(3)可对比性原则

选择同类型的评价指标并进行参数量化，利于比较分析，便于通过分析数据对已有工作成果进行评判，同时对未来工作提供指导，选择的评价指标必须有可对比性。

(4)整体性原则

水资源循环是一个系统工程，包括水资源利用、再利用等，在选择评价指标时，要把水资源利用、再利用等结合在一起。

1.2 评价指标体系

评价指标分为一级指标、二级指标两个指标层级。一级指标由水资源利用、水资源再循环利用和废水排放组成，每一个一级指标由不同个数的二级指标组成，然后赋予不同二级指标不同的参数值，如表1所示。二级指标中的数据来自于相应年份的中国环境统计年鉴、中国统计年鉴和中国化学工业年鉴。

1.3 评价指标含义

水资源消耗量是指一定时期内石油化学工业消耗的水资源总和，是观察水资源消耗水平、构成和增长速度的总量指标。

石油加工量是指石油化学工业一定时期内加工的石油总量。

万元产值水资源消耗是一种表示水资源利用经济效益的指标，往往与产业结构、产品结构、资源利用效率等因素有关，该项指标的比率越低，表明在发展经济、扩大生产规模的同时，对自然资源的使用成本越低，资源减量化得到体现，资源消耗管理、资源节约使用程度有所提高。

废水排放达标量是指废水中各项污染物指标都达到国家或地方排放标准的外排工业废水量，包括未经处理外排达标的，经废水处理设施处理后达标排放的，以及经过污水处理厂处理后达标排放的废水。

废水排放达标率是指废水排放达标量占废水排放量的百分率[7]。

重复用水率是指石油化学工业重复用水量占行业水资源消耗量的比率[7]。

废水排放量指石油化学企业厂区内所有排放到企业外部的废水量，包括生产废水、外排的直接冷却水、超标排放的矿井地下水和与工业废水混排的厂区内生活污水[7]。

万元产值废水排放量是指每万元石油化学工业产值的工业废水排放量，该项指标比率越小，说明经济增长的同时，废水的产生量越小，工业废水的产生量得到有效控制。

2 评价指标参数分析

根据表1数据得到图1～图4。由图1可知：水资源消耗量、石油加工量和石油化学工业产值三者具有正相关性；2018年国家宏观上压缩产能，当年水资源消耗量、石油加工量和石油化学工业产值皆达到最小值；水资源消耗量逐渐减少，年降低率分别为1.54%、2.00%、2.33%、1.19%。石油化学工业水资源消耗量减少有两方面的原因：一是石油加工量减少；二是石油化学工业设备稳定，管理严格，没有因为设备老化、管理松懈原因出现水资源消耗量增加。

由图2可知：万元产值水资源消耗围绕5 t上下波动；万元产值废水排放量逐渐降低，年降低率分别为4.14%、2.16%、16.54%、2.20%，说明随着绿水青山概念日益深入人心，以及排污费(从2018年1月1日改为环境保护税)的收取，石油化学工业各企业认识到要通过技术改进减少万元产值废水排放量，进而达到增效的目的。

图2 万元产值水资源消耗和万元产值废水排放量图

由图3可知：与万元产值废水排放量相匹配的是废水排放量逐年减少，废水排放达标率逐年提高，这是技术进步的结果，而废水排放达标量逐年减少与水资源消耗量逐渐减少相匹配。

图3 废水排放达标量、废水排放达标率和废水排放量图

水资源重复利用率是衡量石油化学工业行业水资源利用水平的重要指标，是解决行业水资源短缺的有效途径。石油化学工业生产的特殊性决定了生产过程中要使用大量的循环水，以达到控制和调节反应温度的目的。近年来，石油化工行业改进循环水利用系统、开发新型水处理药剂等，大幅提升了循环水、中水、可回收废水的重复利用率，促使行业整体的水资源利用效率不断提升，重复用水率由2014年的92.1%提高到2018年的94.3%，对于水资源的依赖程度持续下降，如图4所示。正因为水资源的依赖程度持续下降，使得重复用水量逐渐减少。