节能减排理念下石油化工污水处理策略

2022-02-12方良充湛江市节能和循环经济协会广东湛江524007

化工管理 2022年36期

方良充(湛江市节能和循环经济协会, 广东湛江 524007)

1 相关含义概述

1.1 节能减排

所谓节能减排，顾名思义就是减轻能源消耗，减少污染物的排放。节能是指要合理管理能源消耗，使用合适的技术、方法从生产环节到消费环节减少能源的使用、消耗和浪费，从而达到节约能源的目的。减排需要通过强化节能技术的使用，在重视环境保护和社会效益的基础上减少不必要的能源浪费，从而实现资源合理利用[1]。

1.2 石油化工污水

石油是石化企业生产的主要原材料，通过分馏、精炼、合成、热解等工艺处理有机物的过程便是石化企业生产的过程。石化产品生产时间长，生产设备的数量和种类非常丰富，产生的污水量也很大，污水中含有氨氮、苯酚、硫等污染物。石化企业性质不同，生产的产品也会有很大的差异，形成的污水会变得更加多样化，会含有芳香胺化合物、杂环化学品等，从而使得污水会变得更加复杂，甚至有毒物质的含量也会大大增加[2]。

由于一些化工企业对如何节水缺乏认识，造成了水资源的巨大浪费和污染。随着技术的进步，企业逐渐认识到，不同的生产工艺对水质的要求也不尽相同，这使得企业对水污染的性质和程度进行了总结和分类，实现对污水针对性的处理，提升污水处理的效率。

2 石油化工污水特点

石油化工企业污水水质复杂，排放量大。石化生产的规模很大，在生产过程中需要加入溶剂、助剂、添加剂，并经过各种反应，导致污水量大，污水中杂质成分相当复杂。石油化工企业污水含有大量重金属。石油化工生产中的很多反应都是在催化剂的作用下进行的。一个大型石化企业可以使用几十种催化剂，在这些催化剂的作用下导致污水中的重金属含量越来越多，所以污水中往往含有重金属。石油化工企业污水处理较为困难。石油化工产品种类繁多，与之相关的一些化合物也会增加水污染，如：杂环化合物、芳香胺类的化合物等，这些污染物还会进行相互反应，使石化工业所排污水的处理变得更加困难。

3 石油化工污水处理的问题

3.1 污水中的含硫量增多

石油价格的上升导致石化企业在选择原材料时会更加青睐价格低廉的高硫原油，但高硫原油质量较差，含硫量较多，会使石化企业所排放的污水含有大量的硫。根据相关调查，常压塔顶油水分离罐和焦化分馏塔顶油水分离罐会产生大量含硫污水，对环境造成较大的影响。

3.2 污水的成分更加复杂

污染物组成的复杂性将增加污水处理的难度，令污水组成复杂的原因主要有以下几种：一是原油质量越来越差，稠油越来越多，杂质越来越多，对加工这种质量较差的原油，迫切需要从业人员提高原料的深加工能力。二是石油价格的急剧上涨，石油化工行业的利润相对较低。为了进一步发展，提高利润率，许多石油企业纷纷向精细化工方向发展。三是面对日益严重的水资源短缺和人们环保意识的提高，石化企业开始实施水资源循环利用方式，通过各种工艺、设备分离出来的污染物增加污水中污染物的种类。

3.3 污水的深度利用和回收

由于全球对水污染的关注，我国的污水排放标准也在提高，石油化工企业也需要对污水进行更深入的处理以满足环保要求。此外，由于我国绝大多数石化企业都位于水资源匮乏的地区，所以污水处理的问题不仅在于简单的处理污水，更重要的是要寻找更深层次的循环利用方法，将污水进行合理的回收利用，作为其他产业生产的原材料。

4 石油化工污水处理技术

在石油化工生产过程中，水的消耗往往是巨大的。大部分石油化工生产线和加工线需要水作为原料。水在生产线上处理排放前，必须经过相应的污水处理工艺，达到国家有关排放标准，才能直接排放或回用。依据石化工业关于污水的处理方式与处理的手段不同，可以将石化工业污水处理技术分为生物、物理、化学三大类。

4.1 物理处理技术

4.1.1 膜分离技术

现如今，不仅石化工业会大量使用膜分离技术进行污水处理，其他企业也对膜分离技术进行了广泛的应用。能够有效对污水的味道和色泽进行过滤是膜分离技术的最大优点，同时膜分离技术还能对污水中的杂质进行过滤，将污水中的金属离子、微生物等物质进行过滤，令被处理后的污水变得更加稳定。因其成本较低、实用性强，膜分离技术在石化工业中得到了大量的应用。

4.1.2 吸附技术

吸附技术中一般采用吸附性物质来处理污染物。常见的吸附物有活性碳、活性碳纤维、水沸石、腐植酸基吸附性，以及煤基吸附性。吸附技术主要利用吸附物质的疏松空隙度，把污水中的有害物质吸附到吸附剂上，进而除去。这个方法的弊端是处理成本高。虽然对污染物的颜色和臭味都能够进行高效的过滤，但是在污水处理流程中却无法提高出流的质量，会形成二次污染，因此无法单独利用。

4.1.3 离心技术

离心技术主要采用离心原理，根据污水中油水密度的不同，将油水分离。在处理污水时根据不同的水质特点采用不同类型的离心机，目前，石油化工行业常用的离心机有立式离心机和卧式离心机两种。但离心机的价格较为昂贵，还有较为复杂的结构，不适宜大面积推广。

4.1.4 油分离技术

除油是石油化工污水处理的核心技术。油分离技术经常是在专用的分离池中进行，经过油分离后石化工业所排出的污水会进行初步的沉淀。不同的油分离方式会产生不一致的分离效率。通过研究和比较发现了斜板油分离器的处理效果优于普通水平分离器。试验研究和现场研究表明，适当倾斜可以有效提高油分离器的效率。

4.1.5 气浮法

气浮法是将悬浮物吸附在微气泡上，在经过工艺处理后，将这些石化污水中的微生物、油质等吸附在微气泡上，从而达到净化污水、提升水质、除去石油化工油等污染物的目的。这样，通过气浮法就能够逐步减少这些悬浮液，从而改善工业污水的处理品质。但科学研究也表明气浮法处理精制污水的废油去除率比较高，在试验研究的基础上，科研人员们又将单层次气浮技术和多层板式冷却塔理论相结合，成功研制了一个新型的双层次气浮塔处理含油废气的工艺流程，并完成了塔釜一次曝气和多级气浮分离。

4.2 化学处理技术

4.2.1 絮凝技术

絮凝技术主要利用絮凝原理来增大污水中悬浮颗粒的粒径或形成絮凝物，以加速污染物在水中的积累。絮凝剂通常加入污水中，以处理有机污染物、浮游生物和其他污染物。在实际应用中，絮凝技术常与气浮、沉淀等处理技术结合使用。

4.2.2 污水臭氧化处理法

在环保、化工等领域污水臭氧化处理法被大量的使用。以臭氧为氧化剂，采用空气和低浓度臭氧对污水进行净化消毒。该方法主要用于水脱色，去除铁、锰等金属离子，去除水中苯酚、氰化物以及异味等污染物。污水臭氧化处理法具有反应速度快、工艺简单等优点，并且无二次污染，对生态环境保护有重要意义，符合绿色发展理念。

4.3 生物处理技术

4.3.1 活性污泥技术

活性污泥技术是一种将污水中的好氧生物迅速繁殖，利用氧化能力来吸附污水中的杂质的一种方法。具体做法是将外界的空气不断加入污水中，使得污水变为泥沙，在泥沙中不断繁殖好氧微生物，进而利用这些微生物和形成的活性污泥来对污水进行净化。

4.3.2 生物过滤

生物过滤技术是将生物滤池的微生物附着在固体载体上形成过滤材料，然后使下水自上而下流过过滤材料的表面进行过滤，使过滤材料吸收污水中的有机物。过滤材料上的微生物也能有效分解和破坏有机物。

4.3.3 厌氧

厌氧生物处理技术成本低，高浓度的厌氧生物污水处理能力强，处理污水后所产生的沼气可作为能源。在这一过程中，厌氧菌的培养使污水的生物降解和发酵成为可能。不同的处理方式需要不同的厌氧形式，采用上流式厌氧反应器处理高浓度有机污水，不仅操作简单，而且效率高。对上流式厌氧污水处理技术的研究表明，上流式厌氧处理对污水污染物有很好的去除效果，但对处理条件要求很高，温度和水量必须控制在一定范围内才能发挥更好的作用。

4.3.4 好氧

好氧处理技术也是处理石化污水的重要手段。在实践中，好氧处理常与厌氧处理结合使用。好氧处理方法多种多样，可根据不同类型的石油化工污水灵活使用。例如，间歇式活性污泥连续分批工艺简单、快速、灵活，可实现更好的操作和管理，该处理方法适用于小型污水的处理。

5 各类石油化工污水的处理对策

5.1 对含硫污水的处理

目前，国内外含硫污水的处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与氧化法，这两种方法对含硫污水的处理效率很高。在氧化处理过的污水时，添加铜可以刺激空气中硫酸氧的产生，提高处理效果。酸洗可分为单塔和双塔，前者可用于处理含有硫化氢、低氨等的污水。随着污水处理技术的发展，湿式空气氧化法不仅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，而且还产生了许多更先进的氧化方法，得到了公众的认可。

5.2 对污水中高浓度物质的处理

根据毒性的不同，生化可分为三类，依次为有毒性、无毒生化性差、无毒性。处理方法可以是好氧法和厌氧法，这也是未来石油化工的发展趋势。厌氧处理高浓度污水，好氧处理低浓度污水。相比之下，好氧法更加经济、更为方便，而厌氧法使污水的二次回收成为可能，做到了循环利用。在实践操作中，好氧法和厌氧法可以结合起来进行操作。

厌氧法用于处理高浓度污水，好氧法用于处理低浓度污水。根据生化过程中的最大需氧量，可以采用厌氧法和好氧法两种工艺结合来处理污水。虽然好氧工艺相对经济，但是厌氧法的使用不仅可以提高资源利用效率，而且可以重复利用能源，并可以产生少量的污泥用于净化水质，这表明厌氧法似乎更适合进行污水处理。但在实际处理中，单靠厌氧法是不够的，尽管厌氧法拥有其较高的工作效率，但单独的厌氧法不能完全去除污水中的杂质，需要与好氧法进行结合来处理石化工业产生的污水。

5.3 对含油污水的处理

含油污水对环境污染程度高，对水体造成严重危害。若是含油污水排入到自然中会在水面上形成油膜，使氧气难以进入水中。水中的鱼因缺氧而窒息，新孵化的鱼苗也会变形，这对鱼类的繁殖有很大影响。

通常采用物理化学、化学和生物方法处理含油污水。物理化学方法通常包括油分离、气体悬浮、水力旋流器分离和膜分离。生物方法包括厌氧处理、好氧处理和组合工艺。在某些情况下，化学方法和厌氧生物方法的结合可以通过使用缺氧、厌氧两级厌氧生物技术来处理含油污水。

6 节能减排理念在石油化工污水处理中的应用对策

6.1 充分节约电能

石化企业通过对污水处理设备的优化，可以达到节能的目的，包括对泵和搅拌器的处理。水泵是一种耗能大的抽水装置，如果只有一台水泵在运行，随着设备老化，运行效率逐渐下降。根据不同时间排放的污水量不同，选用两台水泵交替抽水，可相应缩短水泵的运行时间，节约能源。搅拌器耗电量较大，通过使污水和化学品不断翻滚来溶解物质，如果同时设置污水与化学品的混合工艺，在液体混合的影响下进行混合，可节省部分搅拌器运行时间，降低能耗。

6.2 寻找环保能源

众所周知，新能源、环保和节能也可以应用于污水处理。例如，风能和太阳能可以发电，可以替代部分用电，平流沉淀池重力排沙特性也可以替代传统沉淀池的用电，可有效实现石油化工企业的节能减排。此外，随着智能化、自动化的发展趋势，石化企业也可以开发高效的智能化、自动化的污水处理设备，不仅可以节约能源、降低成本，而且可以减少相应的人力资源，提高劳动效率，进而可以为企业带来经济效益，带动整个行业的发展壮大，最终促进节能减排理念在石化企业的贯彻实施，加强生态环境的保护。

6.3 选择合理药剂

在污水处理过程中，合理选择药剂用量更为重要，为了降低药物配比的能耗，可以考虑药剂的成本效益和药剂浓度。在污水处理中寻找高性价比的药剂是一项具有挑战性的工作。在污水处理中使用无害化剂，在处理污水的同时，应减少对环境的污染。石化企业应控制试剂浓度，浓度过高不利于清洗试验设备，浓度过低会导致其他药物流出，只有在适当的范围内，才能达到节能减排的目的。因此，在污水净化时，试剂的选择非常重要。