中国石化：攻关水处理技术，精心呵护绿水青山（图）

  实现节水、减污、生态、循环，助力减污降碳协同增效，推动绿色发展转型
  [中国石化新闻网2024-01-11]
  习近平总书记在全国生态环境保护大会上强调，坚持把绿色低碳发展作为解决生态环境问题的治本之策，加快形成绿色生产方式和生活方式，厚植高质量发展的绿色底色。石油石化企业必须坚持贯彻绿色环保理念，积极采取更加环保的生产方式和生产技术，实现经济发展和环境保护“两手抓，两手都要硬”。
  2023年12月，中国石化以“绿色发展融创未来”为主题举办“2023水处理技术与装备展览会”，多项研究成果在展会上亮相。同年7月，中国石化召开第十八届水处理技术研讨会，探讨用水管理、节水减排、废水处理等技术，助力石化行业减污降碳协同增效，推动绿色发展转型。
  近年来，中国石化围绕水处理技术进行了一系列的研究和探索，促进水资源的有效、清洁、循环利用，在发展经济的同时，为保护绿水青山作出了贡献。
  智慧水务，助力减污降碳协同增效
  “十四五”期间，我国生态文明建设进入以降碳为重点战略方向、减污降碳协同增效的关键时期。2022年6月，生态环境部、国家发展改革委、工业和信息化部、住房城乡建设部、交通运输部、农业农村部、国家能源局等7部门联合印发《减污降碳协同增效实施方案》，为2030年前协同推进减污降碳提供了行动指南和工作方针。中国石化作为国有重要骨干企业，积极承担社会责任，发挥引领作用，率先启动国内规模最大的绿色企业行动计划，实施2030年前碳达峰“八大行动”，持续深入打好污染防治攻坚战，推进降碳、减污、扩绿、增长齐头并进，在保障能源安全的同时推动行业绿色低碳发展。
  新形势下，数字化、网络化、智能化发展势头迅猛。中国石化持续推进数字化转型，推动信息技术在环保工作中的应用，实行“大系统”管理模式，形成了“取水→制水→供水→用水→排水→处理回用”的系统循环，提升了水资源循环利用水平，推动自身水务管理迈入全新发展阶段。
  2018年，中国石化发布标准化水场建设要求，按照“管理标准化、运行自动化、数据信息化、环境友好化、决策智能化”原则，以运行自动化和数据信息化为基础，分步打造标准化水场，实现了现场少（无）人值守的智慧化运行。2021年，中国石化完成水务管理信息系统企业端推广建设，实现了水务装置信息化全覆盖。2022年，中国石化启动智慧水务试点建设工作，实现运行自动分析、自动预警和问题诊断，形成水处理、机泵运行等方面的优化建议，指导企业深入开展运行优化，实现运行管理的决策智能化。
  中国石化安全工程研究院、北京交通大学分别从污水产排智能管控、水网低碳运行两个角度为未来石化行业智慧水务建设提供了可能的路径。安工院基于多参数水质快速监测传感器和关键水质参数的机器学习模型，建立基于石化装置生产工艺数据的排水水质软测量模型，可实时掌握石化生产装置排水水量及污染物浓度；研发了污水处理过程水质参数智能建模、操作变量多目标优化调控和出水污染物超标预警等方法，形成了石化污水处理智能预测与控制成套技术。北京交通大学与石科院合作，建立了水网络智慧碳管控平台，针对水系统运行过程中的碳排放进行核查与管理，实现工业水网络系统的智慧化碳管控，同时可实现不同情景的碳排放预测分析，为决策者提供减排路径建议。
  节水减排，水处理技术大展身手
  石化行业属于五大高耗水行业之一。“十三五”以来，在习近平生态文明思想的指引下，节水减排已成为各行业的共识。2021年，全国万元工业增加值用水量从2015年的58.3立方米降至28.2立方米，规模以上工业用水重复利用率从89%提高至92.9%，石化行业节水也取得一定成效，单位产品取水量呈明显下降趋势。2022年，工业和信息化部、国家发展改革委等六部门联合发布《工业水效提升行动计划》，明确提出到2025年，全国万元工业增加值用水量较2020年下降16%，石化行业主要产品单位取水量下降5%。
  中国石化秉持绿色低碳发展理念，以“清污分流、污污分治、分级控制、分类利用、达标排放、总量控制全过程管理”为原则，依托所属科研院所和生产企业不断研发投用自主创新技术，从前期研究到后期生产操作积累了丰富经验。通过优化过程控制、提升管理水平、实施精细化操作等，在减少废水产生量的同时，有效实现废水资源化再利用，节水减排取得明显成效。
  业内专家认为，未来石化行业在继续推进节水减排的过程中，绿色高效低碳循环水技术、石化废水除油与脱氮技术、废水零排放与资源化技术三项核心技术必将发挥中流砥柱作用。
  除垢缓蚀，水资源有效循环利用
  循环水系统的用水量占企业总用水量的50%~90%，其稳定运行不仅是保证企业节水减排的关键，而且是维护工艺侧长周期运行的核心要素。随着我国对水资源保护的日益重视，石化企业循环水系统的污水回用比及浓缩倍数不断提升，“腐蚀”“结垢”及“微生物”这三项困扰业界多年的污水回用难题日趋凸显，其引发的物料泄漏、黏泥爆发等后果亦对企业循环水系统的安全运行造成严重威胁，推广应用绿色高效低碳循环水技术是石化行业实现节水减排的必经之路。
  “石科院可以为石化企业循环水系统的绿色高效低碳运行提供技术支撑，为炼化企业解决污水回用过程中产生的腐蚀、结垢、微生物爆发、物料泄漏等痛点难点问题。”石科院专家孙飞表示。
  在减少腐蚀与结垢方面，石科院自主研发出以多功能新结构无磷聚合物为主剂的系列高效低/无磷阻垢缓蚀剂及处理技术，入选工信部、水利部《国家鼓励的工业节水工艺、技术和装备目录》，目前已在中韩（武汉）石化、九江石化、宁夏能化、沧州炼化、中科（广东）炼化东兴分部等地处长江经济带、黄河流域、京津冀、沿海等不同区域的20余套循环水系统开展工业应用或工业试验，部分企业污水回用比超90%，腐蚀、黏附速率远优于管理标准，每年创效预计超过3000万元，回用污水700万立方米。未来，该技术还将在燕山石化、九江石化、金陵石化、中天合创等8家企业开展进一步应用，预计每年可回用污水1620万~2310万立方米。
  此外，在微生物控制方面，石科院自主研发高效生物黏泥剥离降解技术，可有效避免黏泥二次沉积而降低循环水系统的换热效率，已在九江石化、茂名石化、高桥石化等企业应用。在物料泄漏控制方面，石科院自主研发物料泄漏溯源分析系统，基于烃指纹数据库可以在两小时内快速准确识别并精准定位泄漏油品的装置及水冷器。在高效低碳运行方面，石科院可为炼厂循环水系统提供整体能耗优化解决方案，助力循环水系统碳减排。
  分离除油，污水处理效率再提升
  “油”是污水处理的“顽疾”，是影响污水系统运行效率和处理效果的主要因素之一。原油的开采、输送、储存、炼制过程中均会产生大量含油废水，特别是当生产装置处理重劣质原料油或运行不稳定时，污水常常严重带油并呈乳化状态，导致下游的污水系统受到冲击，处理后的污水无法稳定达标。分离生产装置排水中夹带的油类物质，可以有效减少企业污水处理场负荷、提升污水处理效率。
  石科院专家认为，开发具有高选择性分离能力且可长期循环使用的新型聚结材料及除油装置是有效实现油水分离的关键。石科院通过对典型含油废水的油类污染物的分布特征和分散相油滴润湿聚并机理开展研究，利用仿生集成具有特殊润湿性的聚结材料开发出了高效废水除油装置，可将空塔顶冷凝水的石油类质量浓度从50000毫克/升降至300毫克/升以下，电脱盐切水的石油类质量浓度从30000毫克/升降至50毫克/升以下，回收油中水的质量分数仅为0.1%~0.8%，除油效果显著。
  中国石油大学（华东）应用化学系教授赵瑞玉提出，可根据油田含油污水的特点，集电絮凝、电气浮、电破乳凝聚、杀菌等多种功能于一体，通过采用电絮凝工艺减少盐的引入和污泥量，实现对含油污水的短流程高效经济处理。
  污水脱氮，维护水资源生态功能
  污水系统的总氮脱除是当下业界的关注热点。水中氮含量过高会导致富营养化，造成水体发黑发臭、藻类大量繁殖乃至出现水华赤潮等现象，对生态环境造成较大危害。近年来，国家对污水中总氮的排放限值逐年严格。2015年7月，生态环境部出台《石油化学工业污染物排放标准》（GB31571-2015），规定污水总氮的特别排放限值为30毫克/升。为满足国家标准，生产企业必须对高总氮废水进行脱氮处理。
  南化公司针对硝基氯苯废水（总氮波动范围为300~2000毫克/升）开发并建设了硫自养反硝化脱氮装置，使用过程中无须投加有机碳源，以无机碳源作为电子供体的硫氧化细菌，在缺氧或厌氧条件下从还原态的硫化物获取能量及电子，以NO3--N作为电子受体，将其还原为N2，实现总氮的脱除，保证了总排口出水的稳定运行，可为企业节省约40%的运行费用。
  北京工业大学与石科院针对业界的“老大难”问题——高毒性腈纶废水脱氮合作开展技术研发。一方面通过强化策略，实现氨氧化优势菌种的富集与持留，维持系统氨氧化功能基因，实现微生物氨氧化活性的强化；另一方面采用厌氧氨氧化与短程硝化耦合的自养脱氮技术，“双剑合璧”解决腈纶废水脱氮难题。
  此外，废水零排放与资源化利用等相关技术受到业内专家关注。煤化工废水的盐分多来源于原水、原料煤及水处理过程中添加的药剂。为此，有针对性地开展源头减盐可降低末端压力。针对蒸发结晶产盐价值较低的问题，可采用氯化钠/硫酸钠制纯碱、制酸碱等技术实现高值化。
  油泥处理，助力资源化与减量化
  地下水是战略水资源和绿水青山的保障。国家对土壤地下水环境管理要求日趋严格，石化企业土壤地下水环境管理面临新的挑战。生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心研究员李娟表示，“十四五”期间，国家将强化重点单位土壤和地下水污染源头预防和风险管控，推进在产企业边生产、边管控、边示范。
  石化企业和油田企业产生的废渣废水在进入污水车间处理后，有害物质会被浓缩到隔油池底泥、浮选池浮渣、原油罐底泥中，俗称“三泥”。其组成复杂，不仅含有大量老化原油、沥青质、蜡质、胶体、细菌、固体悬浮物、盐类、腐蚀性产物、酸性气体等，而且含有在生产过程中所加入的缓蚀剂、凝聚剂、杀菌剂、阻垢剂等水处理剂。此外，废弃钻井油基泥浆、油泥砂、罐底油泥、落地原油等也具备生态危害性。以上油泥全部被列入《国家危险废物名录（2021年版）》，必须进行绿色无害化处理。
  集团公司高级专家秦冰团队根据含油污泥的不同特点，对症下药研发相应处理技术。针对浮渣及污油泥，通过专用调质预处理技术，降低物料稳定性，改善油品性质，结合高速离心等组合工艺实现物料有效分离，实现污油泥净化回收与减量。针对剩余污泥，利用热和减量剂协同作用水解有机物，破坏污泥细胞，释放胞内水分，实现污泥的大幅减量，对炼油、化工、乙烯、煤制氢、市政污水生化剩余污泥的减量率均超过97%，具有7年工业化试验和运行经验，获得中国石油和化学工业联合会科技进步二等奖。
  针对落地油泥，该团队研发新型淋洗-微生物耦合技术，以环境友好的双子型生物基淋洗剂处理含油量高、胶质沥青质重组分多的油污土壤及含聚油泥，实现油含量从20%降低到2%以下，去除率高达90%；筛选耐高盐碱的石油烃降解菌剂，大幅提升了多环芳烃、重质油等污染物降解效率，目前已在30余个油田退役井场开展油泥处理及油污土壤治理规模化应用，累计完成约4万吨油泥处理。