碳五分離技術處理石化產業廢水的經濟性分析

劉玉靜

（長安大學環境科學與工程學院，西安 710064）

山東省某石油化工有限公司位于某經濟開發區，是某市重要的化工產品生產基地。其產生的廢水主要是生產類廢水，有機物含量高，卻與園區內的生活污水混合后進行集中處理。

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

1 治理背景

該公司是一家以石油產品深加工、農藥及農藥中間體生產、精細化工為主導產業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生量就有720 m3/a。其長期排出的高濃度有機廢水已嚴重影響附近居民的正常生活。在建廠初期，由于生產規模小、環境意識淡薄、資金不到位等問題，人們并沒有從長遠角度考慮后續的污染問題。隨著工業園區規模的不斷擴大，廠內污水處理設施不夠完善、設施老舊落后、處理水質不達標等問題突出。由于污水治理不到位，該公司已被列為2015年國家重點監控企業。為了生產活動得以維持和發展，該公司必須盡快尋找一種新型、高效、經濟的處理方式來替代現在的落后處理技術[3]。

2 整體現狀

根據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范圍內的地下水監測結果可知：企業附近測點均存在超標現象，企業中心區地下水質量已不能滿足《地下水質量標準》（GB/T14848-93）Ⅲ類標準要求[4]。橫向比較可以看出，企業區域附近內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，地表水的檢測結果如表1所示。

表1 廠區附近地表水檢測結果

監測期間，蒲洼溝、支脈河均不能滿足《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）V類標準要求[5]。隨著節能減排、低碳生活等理念深入人心，人們對水資源的循環利用和保護、可持續發展更加關注，同時，工業廢水排放標準的制定、執行和監督也日趨嚴格[6]。因此，石化企業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的經濟效益。

3 處理過程與結果及其經濟性分析

3.1 處理過程與結果

該石油化工有限公司在2015年引入了碳五分離裝置。碳五分離技術即碳五餾分分離，根據工業要求將碳五餾分分成單一組分或餾分的過程。經過該技術的分離處理，該工業園區內石化廢水的各項指標有效降低。碳五深加工正成為我國化工行業發展的新特點。早在20世紀70年代，國外就已經開發出成熟的碳五分離技術。碳五資源的利用由簡單利用向分離單體方向發展。目前，美國、日本等發達國家碳五資源的利用率達到80%，主要是分離單體，然后再進一步深加工，生產附加值更高的化工產品。碳五餾分分離技術的出現和發展是與工業上對異戊烷、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的。此外，各種合成異戊二烯的方法均帶有相應的碳五餾分分離問題，因而也促進了碳五餾分分離技術的成熟及裝置大型化。當前，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。

通過分析該廠區內碳五分離技術的投資運行結果，筆者發現，碳五分離裝置不會新增用水量及排水量，工業廢水以及生活污水的產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生量為720 m3/a，CODcr總指標為0.08 t/a。利用碳五分離技術后，廢水的實際產生量為453.4 m3/a，CODcr排放量為0.04 t/a，NH3-N的排放量為0.01 t/a。由這些排放數據可以看出，該碳五分離設備的引進，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，出水水質有較明顯的改善，出水量滿足廠區內處理額度為400 t/h的污水處理站的負荷，降低了后續生化處理過程中的污染物負荷，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 系統運行結果的經濟性分析

該碳五分離設備的處理廢氣通過管道連接至燃燒爐進行燃燒處理，燃燒爐的設計處理能力為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施的投資。

該碳五分離設備的廢水經廠內污水站處理后排入市政污水處理廠，經污水處理廠處理達標后直接排入支脈河。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。

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

4 結語

石化有機廢水濃度大，污染物負荷高，廢水處理成本較高，石化企業面臨嚴峻的挑戰，必須選擇一種經濟合理、運行穩定的污水處理方法。某公司引進了碳五分離技術，該技術維護方便、維修成本底，可以顯著降低出水的污染物負荷。企業在進行碳五分離裝置的投資后，無需再進行其他相關費用的投資，排出廢水的年處理費用在企業可接受的范圍內，這樣極大地減少了廢水處理費用，保障了企業的經濟效益。但是，該技術也存在一些問題，最突出的就是占地面積較大。與傳統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廢水的工藝技術研究[J].中國工程科學，2003，5（6）：68-73.

2 中華人民共和國國家環境保護局，中華人民共和國國家技術監督局.GB8978-1996 國家污水綜合排放標準[S].北京：中國標準出版社，1996.

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

4 中華人民共和國地質礦產部，中華人民共和國國家技術監督局.GB/T14848-93 地表水質量標準[S].北京：中國標準出版社，1993.

5 中華人民共和國國家環境保護總局，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB3838-2002地表水環境質量標準[S].北京：中國環境科學出版社，2002.

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