化工园区废水近零排放标准体系与对标研究

赵进步，张 森

(1.连云港徐圩新区环保局，222065，江苏，连云港；2.上海大学环境与化学工程学院，200444，上海)

0 引言

化工园区是现代化工行业顺应原料或资源转换，顺应集约化、大型化、最优化、效益最大化和经营国际化发展趋势的产物。化工园区能为地方经济带来巨大贡献，但随着国内安全环保形势的要求，化工园区和企业给地方监管带来的压力也与日俱增，按照国家有关要求，2021年以来，各省(市)开始化工园区认定，要求化工企业入园，化工企业园区化发展成为必然趋势，也是各省安全、环保监管的重心。

我国化工园区发展始于20世纪80年代，1984—1990年为萌芽阶段，国内化工园区从无到有，总体数量较少，1990年，全国省级以上化工园区仅有13个，其中国家级化工园区8个，省级以上化工园区有76.9%位于沿海地区；1991―2006年为发展壮大阶段，随着改革开放的深入，投资环境的优化，15 年间，我国新建省级以上化工园区340余个，其中50%以上集中于沿海、沿江地区，其次为中西部内陆地区；2007―2013年为优化发展阶段，化工园区发展呈现规模不断壮大、产值持续提高的良好态势，截至2013年年底，全国重点化工园区及以石油和化工产业为主导的工业园区达到490余个；2014―2020年为提质发展阶段，化工园区不断提质发展，截至2018年底，全国重点化工园区或以石油和化工为主导产业的工业园区共有676家，其中国家级57家，省级351家，地市级268家，2020年全国重点化工园区及以石油和化工产业为主导的工业园区约800余个[1]。

图1 2016—2020年中国化工园区规模

化工行业生产过程中产生的废水具有生物毒性高和降解能力差的特点[2]，给环境的综合治理带来了严峻的挑战，因此，通过深入了解和研究化工园区污水处理设施对化工园区实现长期稳定运行、达标排放具有重要意义[3]。影响化工行业污水处理设施性能的因素很多，其中最重要的影响因素是进水的水质特征，进水污染物浓度较高的污水处理设施处理效率往往更高[4]，外排污染物主要分为3类：水体污染物中的COD、氨氮等；大气污染物中的硫化氢、氮氧化物等；固体污染物中的污泥等[5]，各种污染物的产生都会对环境产生不同方面的负荷影响，废水近零排放[6-8]的兴起虽减少了园区终端污染物的排放，但尚且需要合适的指标体系对近零排放产生的效益进行评估。

1 废水近零排放标准体系研究现状

1.1 国际研究现状

废水零排放在国际上被定义为液体零排放，是指废水经过合适的工艺流程处理后回用于生产过程，污染物经浓缩后以结晶态或其他固态形式排放，不再向环境排放任何液态污染物质[9]，从而实现整体近零排放。

1.1.1 研究机构 国外先进地区在废水近零排放方面已有诸多实践，美国环保署修订的火电厂废水排放法规指导方针中，以更严格的废水排放标准，对发电厂排放的废水中有毒金属和其他有害污染物的水平设定了限制，方针指示将近零排放视为粉煤灰运输水、底灰运输水中污染物处理的首选方案，美国化工企业在进行近零排放的过程中，经常面临对高盐度废水的处理，在一些缺水地区，内陆海水通过近零排放中对高浓度盐水的处理技术来实现淡化，美国多个政府机构和组织，包括美国垦务局和加州能源委员会在多个州借助近零排放实现盐水净化；新加坡裕廊岛化工企业园区对工业废水实施源头控制的管理思路，2007年该集团建成新加坡第一个化工污水处理膜生物反应器项目，助力裕廊岛化工园区真正实现了水资源的最大化利用，其中高度工业水回收利用率达到约85%，中水回用率可达到60%。

1.1.2 代表园区 废水近零排放已成为国际上工业园区建设发展的重要举措和必然趋势，世界石化巨头巴斯夫路德维希港化工园区在生产过程中除正常使用地表水外，还广泛使用处理后的市政污水、含盐水及海水，年用水量虽超过17亿m3，但87%的水用于设备冷却，并多次回用，通过实施废水近零排放，园区废水重复利用率每年可达76%～99%。

美国硅谷在保证技术发展的同时，也逐渐在向废水减排的方向发展，其中苹果公司在废水近零排放方面的措施最具代表性，重点举措是优化其设施的用水状况，并通过清洁水项目帮助供应商节约用水，防止水污染，如2019年苹果公司推出的包括低流量装置的“后台”设计，节省了30%的用水；此外在努力减少总体用水的同时，苹果公司也在积极寻找替代水源以帮助减少淡水的提取，包括循环水、再生水和收集的雨水。

表1 国外从事废水近零排放相关研究的主要机构

新加坡裕廊化工园区由于地区淡水资源的匮乏，也在积极探索废水近零排放，一方面重视发展和创新工业污水处理技术以及提高企业在水处理方面的效率，对工业废水进行源头控制，企业被要求建立污水预处理设施，并根据相关的法律要求，在将污水排放进公共管道之前对污水进行达标处理，园区还引进先进环保企业研发实施工业污水处理MBR项目，助力园区达到水资源的最大化利用；另一方面园区重视法律对工业污水排放的管制，为确保工业污水达标排放，公共事业局建立了一套监督和执行体制，并由该机构全权负责污水处理的全过程，以此杜绝管理过程中可能出现的责任推诿现象。通过实施废水近零排放，新加坡裕廊化工区废水重复利用率达86%。

1.2 国内研究现状

国内废水近零排放正迅速发展，依赖由技术和管理共同构成的综合系统，从而实现废水近零排放目标的技术管理体系。

1.2.1 研究机构 国内现阶段从事废水近零排放标准研究的机构主要集中在高校，北京化工大学对宁东能源化工基地高盐水零排放治理开展了效益评价，西北工业大学构建了符合循环经济理念的评价指标体系，华北电力大学对太仓电厂近零排放改造进行了评价分析。

1.2.2 代表园区 我国工业园区环境管理起步比较晚，园区环保基础设施相对薄弱，高强度的工业废水排放引发的水环境问题不断凸显[10]。国内工业园区废水主要来自化工、食品、冶炼、电镀、纺织印染、矿山、造纸、皮革、制药、石油等工业在生产过程中产生的废水和废液，主要含有随水流失的工业生产用料、中间产物以及生产过程中产生的污染物[11]。

台湾新竹科技园各企业注重发展循环经济，其中台湾积体电路制造股份有限公司在“废水近零排放”建设方面已形成良好示范。台积电以“厂务系统用水减量、增加厂务废水回收、提升系统产水率、降低系统排水损失”为宗旨来实现“废水近零排放”，具体措施有废水分流管理、排水按纯净度分级后处理回用、拓展空调冷凝水及雨水等多元水资源等。

表2 国内从事废水近零排放相关研究的主要机构

天津经济技术开发区全面整合海水取水、海水淡化、污水处理等工程来实现“废水近零排放”，具体措施有采用膜法直接在海中净化海水，净化处理一体化，取水不取泥，不占用陆域土地，减少了清淤和杀菌消毒工艺；海水淡化可提供净化海水、亚海水、锅炉用补充水、高纯水、化学水等多品种水，实现多水源梯度分质供水、降低成本，并实现园区重大项目不使用1 t地表水；浓海水经机械压缩工艺生产高品质精制盐，副产的软化水用于锅炉补充水，实现近零排放。

宁波石化经济技术开发区将企业生产废水与生活污水混合，并由企业自建污水预处理设施对混合污水进行预处理，达到园区污水处理厂纳管标准后，将预处理设施尾水泵送至污水处理厂进行下一步处理，再生水回用率为30%，剩余尾水达标后深海排放，再生水主要用于景观养花、养鱼，以及洗车、回灌内河、补给工业用水等[12]。

1.3 现有评价体系分析

我国现有针对化工行业制定的环境保护行业标准(HJ)有《清洁生产标准石油炼制业》(HJ/T125—2003)、《行业类生态工业园区标准(试行)》(HJ/T273—2006)、《国家生态工业示范园区标准》(HJ274—2015)、《绿色园区评价要求》《绿色化工园区评价导则(送审稿)》《煤制烯烃行业绿色工厂评价要求(征求意见稿)》《清洁生产标准基本化学原料制造业(环氧乙烷乙二醇)》(HJ/T190—2006)、国家发改委发布的《精对苯二甲酸(PTA)行业清洁生产指标体系(试行)》和《精对苯二甲酸(PTA)行业绿色工厂评价导则(征求意见稿)》、《石油炼制工业污染物排放标准》(GB31570—2015)和《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571—2015)等。

2 国内典型化工园区评价标准对标——以连云港徐圩新区为例

2.1 连云港徐圩新区发展分析

2.1.1 发展现状 徐圩新区位于江苏省连云港市东南部的黄海之滨，是国家七大石化产业基地之一，也是国内唯一全新建设类型的石化基地。截至2021年，石化产业基地已基本建成盛虹石化、卫星石化、中化循环经济产业园三大产业集群。其中虹港石化PTA项目、斯尔邦石化醇基多联产项目、中化瑞恒新材料、卫星石化烯烃综合利用等重大项目持续保持良好发展态势，盛虹炼化一体化项目即将投产运营。

表3 国家生态工业示范园区等水资源相关指标体系及标准值要求

图2 徐圩新区工业总产值变化趋势(2014—2020)

2.1.2 发展规划 根据徐圩新区石化产业基地发展规划[13]，新区近期发展目标为2025年炼油总规模达到1 600 万t级，乙烯规模达到280 万t级，芳烃规模达到280 万t级；远期发展目标为至2030年，炼油规模达到4 000万t级，乙烯规模达到600 万t级，芳烃规模达到700 万t级。预计到“十四五”末，徐圩新区将实现工业应税销售收入突破3 000亿元，力争综合实力进入全国化工园区前三强，打造成为国内生态园区示范标杆，建设成为世界一流石化基地。

截至2020年，徐圩新区石化产业基地在建及规划用水项目超过10个。通过实地调研，以及在徐圩新区官方网站新闻中心与公示公告版块检索“环境影响”“可研”“工程”“项目”等关键词来搜集石化产业项目相关动态，整理徐圩新区在建及近期规划建设石化产业项目如表4。

2.2 国内典型化工园区评价标准对标

2.2.1 经济发展指标 通过将徐圩新区产业发展现状及近期发展规划与国内先进化工园区、典型化工企业及绿色化工园区评价指标体系目标值进行比较，发现徐圩新区由于处于发展初期，工业总产值距上海化工区等化工园区尚有差距，已达到绿色化工园区目标，随着重大项目陆续投产，徐圩新区工业总产值将提高约7.5倍，超过上海化工区及上海石化。

表4 徐圩新区石化产业基地在建与规划项目

图3 国内典型化工园区工业总产值对比

2.2.2 水资源消耗指标 目前来看，徐圩新区万元产值水耗与上海化工区、惠州大亚湾等国内先进化工园区相比，还存在一定的距离，在十四五期间重大项目投产后，徐圩新区万元产值水耗将降低70.87%，与上海化工区等化工园区基本持平。

图4 国内典型化工园区万元产值水耗对比

2.2.3 废水近零排放水平指标 徐圩新区万元产值废水排放量也在持续优化，随着东港污水处理厂高盐废水、中水回用等项目的投产运营，徐圩新区万元产值废水排放量将持续降低，“十四五”期间，预计将降低64.08%。由于现阶段园区废水污染源较少，废水量较小且水质较单一，徐圩新区万元产值COD排放量和氨氮排放量均优于国内先进化工园区，且达到绿色化工园区目标，近期规划项目投产后，园区废水量将显著增加，水质也将趋于复杂，万元产值COD排放量和氨氮排放量将会进一步增大，也是新区下一步重点关注的方向。

图5 国内典型化工园区万元产值废水排放量(左：t/万元)、COD排放量(中：kg/万元)和氨氮排放量(右：kg/万元)对比

3 结束语

本文通过分析国内外废水近零排放研究进展，以及我国现有标准体系要求，结合徐圩新区产业链发展现状和近期发展规划，发现基地产业快速发展的同时，受区域水资源条件、水质情况及水环境容量等多重因素的制约也愈发凸显，通过对比国内先进化工园区，现阶段在万元产值污染物排放量等指标上与国内先进园区还存在一些差距。通过对标，建议徐圩新区可以从以下几个方面优化提升废水近零排放水平：借鉴国内先进石化企业节水措施；鼓励企业实施废水分质分类预处理；鼓励企业开展雨水利用节水工程；持续加快高盐废水和中水回用工程项目等。相信，采用上述综合措施，一定能持续提升水资源利用效率，减少污水外排对环境的影响，提高园区竞争力，打造绿色、生态新区，加快成为世界一流石化基地。