碳五分離技術(shù)處理石化產(chǎn)業(yè)廢水的經(jīng)濟(jì)性分析

劉玉靜

（長安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，西安 710064）

山東省某石油化工有限公司位于某經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，是某市重要的化工產(chǎn)品生產(chǎn)基地。其產(chǎn)生的廢水主要是生產(chǎn)類廢水，有機物含量高，卻與園區(qū)內(nèi)的生活污水混合后進(jìn)行集中處理。

對于高濃度工業(yè)廢水的凈化處理，目前國內(nèi)外研究較多的主要有濕空氣氧化法技術(shù)（WAO）、濕式催化氧化法技術(shù)（CWO）、超臨界水氧化法技術(shù)等[1-2]。這些處理技術(shù)對于高濃度工業(yè)廢水中的化學(xué)需氧量（CODc）、氨氮（NH3-N）含量指標(biāo)等有較強的處理能力，但是對石化產(chǎn)業(yè)、農(nóng)化產(chǎn)業(yè)排放的工業(yè)廢水的處理效果有限，因為廢水中存在大量有機污染物。碳五分離技術(shù)是專門針對石化類有機廢水而研發(fā)的處理技術(shù)，它減少了廢水的排放量，提高了廢水的重復(fù)利用率，是如今最常用的石化有機廢水處理技術(shù)。

1 治理背景

該公司是一家以石油產(chǎn)品深加工、農(nóng)藥及農(nóng)藥中間體生產(chǎn)、精細(xì)化工為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的化工項目集中單位。其中僅利用石油化工廢氣制甲醇一個項目的廢水實際產(chǎn)生量就有720 m3/a。其長期排出的高濃度有機廢水已嚴(yán)重影響附近居民的正常生活。在建廠初期，由于生產(chǎn)規(guī)模小、環(huán)境意識淡薄、資金不到位等問題，人們并沒有從長遠(yuǎn)角度考慮后續(xù)的污染問題。隨著工業(yè)園區(qū)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，廠內(nèi)污水處理設(shè)施不夠完善、設(shè)施老舊落后、處理水質(zhì)不達(dá)標(biāo)等問題突出。由于污水治理不到位，該公司已被列為2015年國家重點監(jiān)控企業(yè)。為了生產(chǎn)活動得以維持和發(fā)展，該公司必須盡快尋找一種新型、高效、經(jīng)濟(jì)的處理方式來替代現(xiàn)在的落后處理技術(shù)[3]。

2 整體現(xiàn)狀

根據(jù)山東省分析測試中心于2013年10月25日對以廠址為中心的20 km2范圍內(nèi)的地下水監(jiān)測結(jié)果可知：企業(yè)附近測點均存在超標(biāo)現(xiàn)象，企業(yè)中心區(qū)地下水質(zhì)量已不能滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)要求[4]。橫向比較可以看出，企業(yè)區(qū)域附近內(nèi)淺層水均受到不同程度的污染。在平面上，污染程度呈自西向東、自南向北逐漸加重的趨勢，這與地下水流向基本吻合，說明地表水是區(qū)域地下水的重要補給來源之一，地表水的滲漏補給使地下水遭受一定程度的污染，地表水的檢測結(jié)果如表1所示。

表1 廠區(qū)附近地表水檢測結(jié)果

監(jiān)測期間，蒲洼溝、支脈河均不能滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）V類標(biāo)準(zhǔn)要求[5]。隨著節(jié)能減排、低碳生活等理念深入人心，人們對水資源的循環(huán)利用和保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展更加關(guān)注，同時，工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的制定、執(zhí)行和監(jiān)督也日趨嚴(yán)格[6]。因此，石化企業(yè)必須安全可靠地處理有機廢水，同時保證其處理不影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 處理過程與結(jié)果及其經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 處理過程與結(jié)果

該石油化工有限公司在2015年引入了碳五分離裝置。碳五分離技術(shù)即碳五餾分分離，根據(jù)工業(yè)要求將碳五餾分分成單一組分或餾分的過程。經(jīng)過該技術(shù)的分離處理，該工業(yè)園區(qū)內(nèi)石化廢水的各項指標(biāo)有效降低。碳五深加工正成為我國化工行業(yè)發(fā)展的新特點。早在20世紀(jì)70年代，國外就已經(jīng)開發(fā)出成熟的碳五分離技術(shù)。碳五資源的利用由簡單利用向分離單體方向發(fā)展。目前，美國、日本等發(fā)達(dá)國家碳五資源的利用率達(dá)到80%，主要是分離單體，然后再進(jìn)一步深加工，生產(chǎn)附加值更高的化工產(chǎn)品。碳五餾分分離技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展是與工業(yè)上對異戊烷、異戊烯、特別是對異戊二烯等需求量及純度要求的增加密切相關(guān)的。此外，各種合成異戊二烯的方法均帶有相應(yīng)的碳五餾分分離問題，因而也促進(jìn)了碳五餾分分離技術(shù)的成熟及裝置大型化。當(dāng)前，碳五餾分分離的主要目的是分離出異戊二烯或制造異戊二烯的原料。

通過分析該廠區(qū)內(nèi)碳五分離技術(shù)的投資運行結(jié)果，筆者發(fā)現(xiàn)，碳五分離裝置不會新增用水量及排水量，工業(yè)廢水以及生活污水的產(chǎn)生量卻有了明顯的降低。

原利用石油化工廢氣制甲醇項目的廢水實際產(chǎn)生量為720 m3/a，CODcr總指標(biāo)為0.08 t/a。利用碳五分離技術(shù)后，廢水的實際產(chǎn)生量為453.4 m3/a，CODcr排放量為0.04 t/a，NH3-N的排放量為0.01 t/a。由這些排放數(shù)據(jù)可以看出，該碳五分離設(shè)備的引進(jìn)，對有機廢水中的COD具有較強的去除能力，同時對氨氮也有一定的去除作用，出水水質(zhì)有較明顯的改善，出水量滿足廠區(qū)內(nèi)處理額度為400 t/h的污水處理站的負(fù)荷，降低了后續(xù)生化處理過程中的污染物負(fù)荷，極大地改善了廢水的可生化性，提高了市政污水處理廠的處理效能。

3.2 系統(tǒng)運行結(jié)果的經(jīng)濟(jì)性分析

該碳五分離設(shè)備的處理廢氣通過管道連接至燃燒爐進(jìn)行燃燒處理，燃燒爐的設(shè)計處理能力為160 t/h，實際處理量為130 t/h，處理余量30 t/h，燃燒爐的處理余量能夠滿足該項目的處理需求，不需要新增廢氣處理設(shè)施的投資。

該碳五分離設(shè)備的廢水經(jīng)廠內(nèi)污水站處理后排入市政污水處理廠，經(jīng)污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后直接排入支脈河。污水處理廠的處理費用是3.6元/m3，合計年處理費用為2 232元，可見，投資費用與處理費用相對較低。

通過比較該設(shè)備的引入投資、產(chǎn)物的處理費用與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，人們可以看出，本次采取的廢水處理方式在工藝、技術(shù)、設(shè)備、效率和資源利用方面是合理可靠的，技術(shù)可行性比較強。同時，從該項目的投資運行來看，其結(jié)果是在保證處理效果的前提下，降低了處理設(shè)備在耐腐蝕、耐高溫、耐壓等方面的性能要求，從而大幅度降低設(shè)備制造投資和運行成本。從長遠(yuǎn)角度來看，廢水安全可靠的處理，可以間接帶動企業(yè)的發(fā)展，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

石化有機廢水濃度大，污染物負(fù)荷高，廢水處理成本較高，石化企業(yè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，必須選擇一種經(jīng)濟(jì)合理、運行穩(wěn)定的污水處理方法。某公司引進(jìn)了碳五分離技術(shù)，該技術(shù)維護(hù)方便、維修成本底，可以顯著降低出水的污染物負(fù)荷。企業(yè)在進(jìn)行碳五分離裝置的投資后，無需再進(jìn)行其他相關(guān)費用的投資，排出廢水的年處理費用在企業(yè)可接受的范圍內(nèi)，這樣極大地減少了廢水處理費用，保障了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。但是，該技術(shù)也存在一些問題，最突出的就是占地面積較大。與傳統(tǒng)的廢水處理方式相比，其占地面積增加一半左右。同時，該項目在維修時存在較大的安全隱患，因罐內(nèi)有機物均為易燃易爆氣體，維修比較困難。

1 孫珮石，錢 彪，洪品杰，等.處理我國高濃度工業(yè)廢水的工藝技術(shù)研究[J].中國工程科學(xué)，2003，5（6）：68-73.

2 中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)局，中華人民共和國國家技術(shù)監(jiān)督局.GB8978-1996 國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996.

3 李 磊，趙培培.中國工業(yè)廢水治理效率評價[J].資源開發(fā)與市場，2011，27（12）：1093-1095.

4 中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)部，中華人民共和國國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T14848-93 地表水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

5 中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)總局，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002.

6 李詠梅，周 琪.工業(yè)園區(qū)污水治理的現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J].給水排水，2016，42（3）：1-3.