石化企業(yè)循環(huán)水處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

(中國石油烏魯木齊石化分公司研究院，新疆 烏魯木齊 830019)

石化企業(yè)循環(huán)水處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

郭亞麗 楊元民 奴爾江 彭 衛(wèi)

(中國石油烏魯木齊石化分公司研究院，新疆 烏魯木齊 830019)

本文緊扣近年來節(jié)水減排要求的日益提高和嚴(yán)峻的形勢，結(jié)合循環(huán)冷卻水處理技術(shù)和處理方案適應(yīng)新要求、新形勢及出現(xiàn)的新變化，分別從循環(huán)冷卻水高濃縮倍率運(yùn)行、水系統(tǒng)“亞穩(wěn)定”狀況、水系統(tǒng)全承包運(yùn)行管理及技術(shù)要求、水處理新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展趨勢等方面作了簡要的闡述。

循環(huán)水處理 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

0 前言

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是石化企業(yè)重要的公用工程系統(tǒng)， 該系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量的高低， 直接關(guān)系到生產(chǎn)裝置的設(shè)備安全和運(yùn)行穩(wěn)定。循環(huán)水系統(tǒng)在石化企業(yè)用水中所占比例較高，一般在1/2～2/3,甚至更高，在目前節(jié)水形勢嚴(yán)峻的情況下，對循環(huán)水運(yùn)行提出了更高更嚴(yán)格的要求。中石油是大型國有企業(yè)，擔(dān)負(fù)著節(jié)水減排的重要責(zé)任。近年來，國內(nèi)石化企業(yè)都非常重視節(jié)水工作，并已通過管理提升和新技術(shù)應(yīng)用取得了較好的節(jié)水效果。本文從節(jié)水形勢、循環(huán)水處理技術(shù)及處理方式、藥劑配方情況等方面對石化企業(yè)循環(huán)水處理現(xiàn)狀及國內(nèi)循環(huán)水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢作簡要論述。

1 水處理現(xiàn)狀

1.1 節(jié)水形勢嚴(yán)峻

伴隨著世界性的水資源危機(jī)，國內(nèi)水資源短缺的形勢也日益嚴(yán)峻， 正常年份國內(nèi)年缺水3.0×1010～4.0×1010m3，其中工業(yè)部門缺水約6.0×109m3。[1]隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展， 國內(nèi)工業(yè)用水的供需矛盾將進(jìn)一步突出。 工業(yè)用水占全國總用水量的20%達(dá)到1.1×1011m3以上，工業(yè)節(jié)水歷來是各級政府部門、工業(yè)企業(yè)的重要工作內(nèi)容， 對開發(fā)先進(jìn)適用的節(jié)水技術(shù)的投入也逐年增加, 通過近十多年國家對工業(yè)節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新的大力支持， 國內(nèi)工業(yè)節(jié)水技術(shù)的水平得到大幅提高， 形成了大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)，顯現(xiàn)了較顯著的節(jié)水成效。

天津化工研究設(shè)計院開發(fā)了適用于高濃縮倍率運(yùn)行的水處理化學(xué)品及在線自動監(jiān)控技術(shù)， 從而提高了水的重復(fù)利用率，減少了排污水量，進(jìn)一步節(jié)約了新鮮水。 采用該成套技術(shù)在天津石化公司乙烯廠建設(shè)了循環(huán)量11000t/h的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)水示范裝置，實(shí)現(xiàn)了對冷卻水中阻垢分散劑劑量、pH、電導(dǎo)率、余氯等項(xiàng)目的在線自動監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控，經(jīng)過3年多穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)考核，碳鋼腐蝕率(不預(yù)膜)＜0.03mm/a ，污垢黏附速率＜10mcm，濃縮倍率5~5.5倍，總硬+ 總堿(以碳酸鈣計)達(dá)到1600mg/L，所有控制指標(biāo)均優(yōu)于國內(nèi)最嚴(yán)格的石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的指標(biāo)，整體技術(shù)達(dá)國際先進(jìn)水平。該成套技術(shù)已在天津石化乙烯廠、 天津鋼管公司等30家企業(yè)的近50套工業(yè)裝置上得到了應(yīng)用，每年節(jié)約補(bǔ)充水3.0×107m3以上，減少污水排放3.0×107m3以上，經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益十分顯著[1]。

1.2 循環(huán)水冷卻水處理

循環(huán)冷卻水處理最終目標(biāo)是解決和控制循環(huán)水的腐蝕、結(jié)垢、生物污垢，循環(huán)冷卻水處理技術(shù)，是指針對循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)、設(shè)備材質(zhì)、工況條件選擇緩蝕劑、阻垢劑、分散劑、殺生劑正確匹配組成水處理配方，形成水處理方案，提出工藝控制條件、提供相應(yīng)的清洗、預(yù)膜方案等。這一全過程稱為冷卻水處理技術(shù)。其中將緩蝕劑、阻垢劑、分散劑、殺生劑等組成配方，確定適宜的工藝控制條件，進(jìn)行循環(huán)冷卻水的基礎(chǔ)處理和正常運(yùn)行處理，這是冷卻水處理技術(shù)的主要內(nèi)容。

在循環(huán)水實(shí)施高濃縮倍數(shù)，系統(tǒng)面臨的主要變化就是循環(huán)水系統(tǒng)中的含鹽量、懸浮物、有機(jī)物等相對增加，即產(chǎn)生系統(tǒng)水質(zhì)的危害因素增加，增加了循環(huán)水水質(zhì)的結(jié)垢、腐蝕傾向及微生物危害，加大了水處理的難度，所以系統(tǒng)處于“亞穩(wěn)定”運(yùn)行狀態(tài)。循環(huán)水系統(tǒng)高濃縮倍數(shù)運(yùn)行及采用回用水作補(bǔ)水如果相應(yīng)的水處理配套工藝技術(shù)跟不上，將會直接造成水處理效果惡化，影響生產(chǎn)裝置的長周期運(yùn)行。因此要求相應(yīng)提高循環(huán)水緩蝕阻垢藥劑的性能以避免或減少腐蝕結(jié)垢及微生物危害問題的出現(xiàn)。

1.3 循環(huán)水處理方式

目前國內(nèi)大部分循環(huán)水系統(tǒng)均采用由藥劑廠家全承包的運(yùn)作方式進(jìn)行循環(huán)水的處理和管理。全承包方式即企業(yè)將循環(huán)水處理的年費(fèi)用(藥劑費(fèi)用、投藥費(fèi)用等)交給藥劑提供商，藥劑提供商負(fù)責(zé)循環(huán)水的每日加藥處理，企業(yè)負(fù)責(zé)循環(huán)水的日?？刂?，監(jiān)控每月的水質(zhì)腐蝕粘附指標(biāo)，考察處理效果。這樣可減小企業(yè)負(fù)擔(dān)和責(zé)任、減少循環(huán)水操作人員，減輕技術(shù)人員、分析人員的工作量，保證循環(huán)水的處理效果。當(dāng)然企業(yè)在承包中要提出自己的要求。如西太公司兩套循環(huán)水系統(tǒng)分別由日本栗田公司和貝迪公司以全承包方式運(yùn)作，均采用中水(處理后的市政污水)作為循環(huán)水補(bǔ)水，循環(huán)水系統(tǒng)也存在漏油污染。濃縮倍數(shù)控制在5以內(nèi)，每個循環(huán)水崗位僅1人。兩套系統(tǒng)處理成本分別為0.014元/噸循環(huán)水和0.018元/噸循環(huán)水。遼陽石化循環(huán)水均采用全承包方式，噸水處理成本最高為0.016元；撫順石化采用全承包方式，煉油廠三循有泄漏采用巴特曼公司的生物分散劑效果不錯。

1.4 藥劑配方情況

各地循環(huán)水系統(tǒng)由于水質(zhì)差別、管理要求不同、系統(tǒng)特點(diǎn)不同，因此對緩蝕阻垢劑的要求也不同。相對我公司新水水質(zhì)，吉林石化、撫順石化等地的水質(zhì)硬度低得多，他們的濃縮倍數(shù)提高到10~12倍都有可能，并且即使10倍的濃縮倍數(shù)鈣離子濃度也僅有400mg/L。所以他們循環(huán)水的配方重點(diǎn)不在于提高濃縮倍數(shù)而在于無磷配方的應(yīng)用、改善水質(zhì)、節(jié)約新水等方面。無磷配方目前的研究熱點(diǎn)是聚環(huán)氧琥珀酸和聚天冬氨酸等單體的配方研究。無磷配方的優(yōu)勢是藥劑配方中沒有磷的成分或降低了磷含量從而減少了水中細(xì)菌生長的營養(yǎng)源，有利于細(xì)菌和藻類的控制。減少或避免了“赤潮”的形成，利于達(dá)標(biāo)排放。

2 水處理技術(shù)發(fā)展趨勢

2.1 國內(nèi)水處理劑的發(fā)展方向

在緩蝕阻垢劑方面，隨著工業(yè)冷卻水循環(huán)利用率的提高、污水資源化及反滲透膜在海水淡化方面的廣泛應(yīng)用，不但要求緩蝕阻垢劑在高含鹽量水質(zhì)中能對多類金屬起到緩蝕作用，而且要求對碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂、氫氧化鐵、氫氧化鋅有更高的容忍度和分散作用，同時對它們的化學(xué)穩(wěn)定性也提出了更高的要求。在有機(jī)膦酸中PBTC、HPA是繼續(xù)重點(diǎn)發(fā)展的品種，加快對碳酸鈣特別有效的PAPEMP的產(chǎn)業(yè)化過程。同時隨著環(huán)保要求減少磷的排放，水處理劑中低磷、無磷產(chǎn)品也在成為趨勢。在聚合物方面，除提高性能外，應(yīng)著力開發(fā)環(huán)境友好的產(chǎn)品。

在殺菌滅藻劑方面，由于對氯氣的限制，使溴類化合物及CLO2等氯化性殺菌劑有了更大的發(fā)展空間，同時環(huán)境友好的高效低毒非氧化性殺生劑也會受到市場歡迎。另外，隨著污水資源化及回用于工業(yè)冷卻水需求的增加，針對回用水COD、BOD含鹽量高的特點(diǎn)，開發(fā)高效能殺菌滅藻劑、粘泥抑制劑、微生物分散劑也將成為熱點(diǎn)。

2.2 技術(shù)服務(wù)對循環(huán)水的重要性

國外企業(yè)循環(huán)水的管理運(yùn)作方式全部是全承包方式，這種方式要求藥劑廠家有一定的規(guī)模和較強(qiáng)的技術(shù)后盾。巴特曼、納爾科、貝迪等公司能夠在國內(nèi)大企業(yè)長期服務(wù)的基礎(chǔ)在于他們有現(xiàn)場服務(wù)的經(jīng)驗(yàn)，有強(qiáng)大的技術(shù)支持和技術(shù)背景，能夠引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品。目前的循環(huán)水處理不比以前，隨著對節(jié)水的重視，補(bǔ)水的水質(zhì)也愈加復(fù)雜，循環(huán)水管理和處理的要求更高，難度越來越大，處理成本相對也更高了，因此要不斷引進(jìn)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝。藥劑廠家要根據(jù)用戶的要求提高自身技術(shù)水平，沒有一定的技術(shù)基礎(chǔ)、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)創(chuàng)新，是很難滿足市場要求的。

現(xiàn)在循環(huán)水現(xiàn)場的情況變化比較多，如節(jié)水要求使冷凝水的加入、解析水的加入、空調(diào)水的加入，補(bǔ)水的水質(zhì)變化很大，從而帶來水質(zhì)結(jié)垢腐蝕趨勢的變化、系統(tǒng)狀況的變化、工藝條件的變化等等，這些變化需要技術(shù)人員根據(jù)長期觀察及時發(fā)現(xiàn)這種變化來相應(yīng)調(diào)整配方和處理方案。因此藥劑廠家要有這樣的技術(shù)能力做出相應(yīng)調(diào)配給出相應(yīng)方案。藥劑廠家與企業(yè)的合作也是一個長期磨合、相互適應(yīng)的過程，他們要了解系統(tǒng)的各種狀況，要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和對系統(tǒng)長期的觀察給出適合的方案和配方。

3 結(jié)論

隨著對節(jié)水的重視，循環(huán)水管理和處理的要求更高，難度越來越大，補(bǔ)水的水質(zhì)也愈加復(fù)雜，因此要不斷引進(jìn)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝。就不同的水質(zhì)需求及節(jié)水需求，用好藥劑發(fā)揮出好的效果。

[1] 伍振毅, 宋宗文. 我國工業(yè)節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新的研究進(jìn)展[J]. 工業(yè)水處理, 2006(12): 21-24.

The Actuality and Development Trend of Circulating Water Treatment in Petrochemical Enterprise

GUO Ya-li, YANG Yuan-min, Nuer·Jiang, PENG Wei
(Research Institute of Urumqi Branch Co., ltd., Petrochina, Urumqi 830019, China)

This article closed the more request of consuming less water and reducing discharge of wastewater and the more rigorous situation in recent years. Integrated the technique and processing project adapt to new request, new situation and new variety in the treat of circulation cooling water. Expatiate on high concentration rate of circulate cooling water, water system“ metastable state”，the manage mode of contracting with purveyance of water treatment medicament，new production and new technology and development trend.

circulating water treatment; actuality; development trend

TG174

A

郭亞麗 (1974－) ，女，陜西武功人，本科，高級工程師，從事水處理技術(shù)研究。