石油炼化企业污水处理场提标改造工作的探讨
随着国家环保法律制度的不断完善，污染物排放标准也不断提高，石油炼化企业污水处理场为满足法律法规的排放要求，需对污水处理设施进行必要的提标改造。对污水场提标改造的必要性，改造前期工艺的选择，施工过程中面临的困难、注意事项，以及污水场提标改造后正常生产运行等方面进行了阐述，可为今后石油化工行业企业污水处理场提标改造工作提供借鉴。
石油化工行业是我国国民经济的基础产业和支柱产业，经过几十年的发展，我国石油化工行业已经形成了包括石油炼制和石油化工在内的20多个子行业，生产6万多个（种）产品。我国化工总产能在2010年超过美国，跃居世界第一位。然而石油化工企业也是资源消耗型企业，在其生产过程中消耗大量的自然资源，同时也产生大量污染物。这些污染物排放到环境中，给环境带来沉重的负担。据统计，2015年化工行业污水排放量25.6亿t，行业占比14.1%，居第一位。
1 石油炼化企业污水处理场提标改造的必要性
随着收入水平提升与中等收入人群数量扩张，人民群众对环境质量与环境健康安全的要求越来越高。同时自2015年1月1日起实施《中华人民共和国环境保护法》，从国家层面进一步加强了污染治理及排放管控。根据环境学习曲线模型计算，2020年对行业万元产值废水排放强度预期要求是1.8 t/万元左右，较2014年降低38%。
原环保部相继出台《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 31570—2015）、《石油化学工业污染物排放标准》（GB 31571—2015）等多项行业废水排放标准，主要污染物COD、氨氮的排放标准分别提高至60、8 mg/L左右，期望通过排放标准提升来降低污染物排放。部分重点地区更是提出排污标准更加严格的地方标准，如《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627—2008），主要污染物COD的排放标准提高到50 mg/L，《北京市城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB 11/890—2012）对主要污染物COD、氨氮的排放标准分别提高至30、1.5 mg/L等。随着时间的推移发布的各类排放标准污染物排放限值逐年降低，见表1。
表1 排污标准对比
在法律制度的严格管控下，在人民群众对高质量生活环境的热切期盼下，石油炼化企业污水处理达标排放势在必行。而多数石油化工企业污水处理场均存在工艺落后，设备老化等问题，很难满足目前国家及部分地区提出的排放要求。因此，对石油炼化企业污水处理提标改造迫在眉睫。
2 石油炼化企业污水处理场提标改造工艺选择
石油炼化企业废水组成复杂，污染物种类繁多，主要污染物包括COD、氨氮、石油类、总氮、磷酸盐、总磷、挥发酚、氰化物、汞、镉、砷等。而不同炼化企业由于原料性质不同、生产工艺不同等因素，导致企业废水各项污染指标不尽相同。因此，污水处理工艺选择也存在各自的特点。另外，根据各地区执行的标准不同，对于更严格的排污标准而言，废水处理单元的设定也随之复杂化。
对于目前石油炼化企业污水提标改造总体方针应为“以法律标准为准绳，以经济可行性为前提，技术科学合理为基础，有一定的前瞻性。”另外污水处理场提标改造，还要从水质要求、执行标准、运行工艺、运行成本、投资回报率方面进行综合考虑。
基于行业废水的特点，“适度分质破坏-强化生化降解-高效分离净化”的梯级削减集成技术是石油化工行业废水处理的发展方向。
（1）适度分质破坏的目的是通过强化预处理的方式，降低废水生物毒性，避免废水水质的波动对后续工艺的影响，提高整个系统的稳定性与可靠性，可重点关注低成本的臭氧氧化技术。
（2）强化生化降解。现阶段国内对于石油炼化废水的处理工艺，生化部分主要集中在A/O生物法、曝气生物滤池（BAF）、臭氧—曝气生物滤池、三元微电解-Fenton试剂氧化法、臭氧—固定化生物活性炭滤池和悬浮填料移动床生物膜法（MBBR）等技术。根据提标改造要求，进行有效的工艺结合，增加处理单元数量及延长工艺链条。
（3）高效分离净化。对于生化处理后的污水，部分进行直接排放，而大部分再进一步进行脱盐处理从而实现污水回用。目前我国面临水污染及水资源紧缺的双重压力，中水回用成为企业的首选。根据中国石油天然气股份有限公司的要求，目前炼油企业的污水回用率一般在50%以上，而新建炼化项目环境影响评价对于污水回用率的指标更是定在60%以上。此外根据石油化工行业《循环经济发展战略及近期行动计划》国发[2013]5号文件，合成氨行业中水回用率到2015年达到90%。
（1）上海石化项目
上海石化污水处理场提标改造项目主要是根据上海市“十二五”主要污染物减排规划确定的。提标前上海石化外排污水执行《上海市污水排放综合标准》（DB 31/199—2009）规定的二级标准，提标后外排污水执行《上海市污水排放综合标准》（DB 31/ 199—2009）规定的一级标准。《上海市污水排放综合标准》（DB31/199—2009）主要污染物排放要求见表2。
表2 《上海市污水排放综合标准》主要污染物排放要求
上海石化外排污水提标升级改造项目投资1.2亿元，年处理规模逾2 000万m3，是上海石化2015年为实现总量减排制定的“碧水蓝天”计划中的重要组成部分。该项目分老装置改造和新增提标段两部分：老装置的改造中采用了高效低氧生物处理（EBIS）工艺，新建的提标段中则采用了中石化示范工艺“高效气浮+臭氧催化+曝气生物滤池”组合工艺，以确保各类污染物稳定达标，其设计进出水情况见表3。
表3 上海石化污水处理场设计进出水水质
项目建成投用后，上海石化COD、总氮、总磷的排放总量每年可减少357、44.1、14 t，年减排量在20%以上，其改造工艺路线见图1。
图1 上海石化污水处理场改造项目工艺路线
提标改造后外排污水主要指标可控制在：油≤ 3 mg/L、COD≤40 mg/L、氨氮≤5 mg/L、硫化物≤1 mg/L、SS≤10 mg/L、pH 6.0~9.0，可达标排放。
（2）武汉石化项目
为满足《石油炼制工业污水污染物排放标准》（GB 31570—2015）要求，实现污水达标外排，武汉石化在现有外排污水总氮超标的状态下，对污水处理场进行提标改造工程。主要工程内容包括：改造已有400 m3/h含油污水系统，新建400 m3/h二级浮选装置1套，新建200 m3/h辐流式二沉池1座；改造已有200 m3/h含盐污水处理系统，新建200 m3/h后置反硝化滤池1座，新建400 m3/h曝气生物滤池（BAF）及臭氧接触氧化池。
含盐污水处理系统采用西门子粉末活性炭/湿式氧化再生（PACT/WAR）处理工艺，运行状态良好，外排水质满足现有排放标准，但是随着WAR系统、硝酸清洗等装置开工，污水中硝态氮大幅度增加，由于原设计未考虑总氮排放限值，工艺流程无脱总氮的功能，因此导致外排水总氮超标。为此，改造项目中新增后置反硝化滤池，采用高效生物膜脱氮、臭氧催化氧化组合工艺针对总氮进行达标处理。
项目实施后，外排水总氮从60~100 mg/L降低至20 mg/L，COD从50~80 mg/L降低至40 mg/L，其改造后工艺路线见图2。提标改造部分在图中加粗体现。
图2 武汉石化污水处理场改造项目工艺路线
（3）抚顺石化石油二厂项目
抚顺石化石油二厂项目改造主要是因为污水排放标准变严格，提标前执行《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中的一级标准，提标后执行《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627—2008），其设计进出水情况见表4。
表4 抚顺石化石油二厂污水处理场设计进出水水质
抚顺石化石油二厂污水B/C＜0.3，污水可生化性能较差。因此为提高污水的可生化性，增加了水解酸化单元，同时为满足出水COD去除标准，增加了三级生化处理单元BAF池。根据来水水质及出水标准，制定了合理的工艺路线。同时根据原污水处理场构筑物现状及平面条件，制定了改造及新建的各工艺构筑物，对预处理单元进行利旧，原氧化沟改为调节池，对原有均质罐进行简单改造，新建水解酸化池、新建A/O反应池、新建BAF池、新建V型滤池。
改造后的工艺流程见图3。提标改造部分在图中加粗体现。
图3 抚顺石化石油二厂污水处理场改造项目工艺路线
提标改造后外排污水主要指标可控制在：油≤ 2 mg/L、COD≤30 mg/L、酚≤0.5 mg/L、氨氮≤2 mg/L、SS≤5 mg/L、pH 6.0~9.0，满足《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627—2008）排放标准。
3 石油炼化企业污水提标改造过程存在的困难
（1）在原有装置区域改造存在的困难
由于提标改造主要根据现行标准，需结合原有工艺路线，在原有处理工艺的基础上新增装置构筑物。而大部分炼化企业，由于原有污水处理场区域构筑物较多，可用预留地较少，因此对于新增的构筑物平面布置，存在一定的困难，不便于今后的生产操作。
因此，前期可研阶段要充分考虑在有限的施工场地内选择最佳的工艺技术，在确保处理达标的同时，使得后期建成后运行方面更加科学、合理、方便。
（2）在施工改造过程中确保污水达标排放的困难
由于有的地方炼化企业存在对污水处理场投资落后，设备更新缓慢，技术支持不足等历史遗留问题，原有设备设施不能满足新标要求，因此改造过程中存在污水超标排放问题。为此，各地方炼化企业要紧随国家、地方各项法规标准要求，提前做好提标改造工作准备，做好应有的技术储备。同时，对于立项、审批、投资建设等各个环节，要把好时间关。一定要在新标实施前完成提标改造建设，并调试投产成功。
（3）施工过程确保人员安全问题存在的困难
4 石油炼化企业污水场提标改造深层次建议
（1）注意膜技术应用污水处理中含盐污水排放问题。目前企业污水提标改造后续工程一般都会衔接污水深度处理，对于除盐深度处理一般都会采用双膜进行除盐。而由于水中的TDS对水生态环境有较大影响，大多数国家对废水TDS排放标准都有严格要求，如孟加拉规定废水排放标准TDS限值为2 100 mg/L，乌干达国家标准为500 mg/L。虽然目前我国还没有相关要求。仅山东省出台了地方标准《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》（DB 37/599—2006）及修改单，要求重点保护区TDS排放标准为1 600 mg/L。《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627—2008）对外排污水中要求氯化物（以氯离子计）≤400 mg/L。
（2）加快炼化企业污水处理场人员培养问题。随着污水处理标准的拔高，污水处理流程不断增加，对技术人员的要求也在不断提高。而污水处理场作为炼化企业辅助单位，各项待遇很难与生产单位相比。但随着国家对环保工作的重视，此方面的人才更是急需。对此各地方企业只有提高废水处理人才的待遇，增加岗位的吸引力，优化人才力量才能更好地运转提标改造后的水场，确保环保达标。
（3）优化企业环保管理层级，实现源头管控，全过程控制。污水处理是一个全过程管控，只有控制好上游污染排放，才能确保稳定达标排放，尽最大努力避免水质水量对水场的冲击。而行业目前水系统是按照工艺单元划分，由不同专业人员管理，信息的共享与传导不够及时，不利于实现预期的处理目标。因此建议企业建立自己的过程管控系统，实现多部门协调配合，从源头、过程、排放，多层次抓好污水处理场运行管理，实现环保达标排放。
（来源：《工业水处理》2019年第7期，作者：陈国、宋阳、曲婧 参考文献略。订阅2019年期刊电子版，请点击“阅读原文”）