化工園區廢水近零排放標準體系與對標研究

趙進步，張 森

(1.連云港徐圩新區環保局，222065，江蘇，連云港；2.上海大學環境與化學工程學院，200444，上海)

0 引言

化工園區是現代化工行業順應原料或資源轉換，順應集約化、大型化、最優化、效益最大化和經營國際化發展趨勢的產物?；@區能為地方經濟帶來巨大貢獻，但隨著國內安全環保形勢的要求，化工園區和企業給地方監管帶來的壓力也與日俱增，按照國家有關要求，2021年以來，各省(市)開始化工園區認定，要求化工企業入園，化工企業園區化發展成為必然趨勢，也是各省安全、環保監管的重心。

我國化工園區發展始于20世紀80年代，1984—1990年為萌芽階段，國內化工園區從無到有，總體數量較少，1990年，全國省級以上化工園區僅有13個，其中國家級化工園區8個，省級以上化工園區有76.9%位于沿海地區；1991―2006年為發展壯大階段，隨著改革開放的深入，投資環境的優化，15 年間，我國新建省級以上化工園區340余個，其中50%以上集中于沿海、沿江地區，其次為中西部內陸地區；2007―2013年為優化發展階段，化工園區發展呈現規模不斷壯大、產值持續提高的良好態勢，截至2013年年底，全國重點化工園區及以石油和化工產業為主導的工業園區達到490余個；2014―2020年為提質發展階段，化工園區不斷提質發展，截至2018年底，全國重點化工園區或以石油和化工為主導產業的工業園區共有676家，其中國家級57家，省級351家，地市級268家，2020年全國重點化工園區及以石油和化工產業為主導的工業園區約800余個[1]。

圖1 2016—2020年中國化工園區規模

化工行業生產過程中產生的廢水具有生物毒性高和降解能力差的特點[2]，給環境的綜合治理帶來了嚴峻的挑戰，因此，通過深入了解和研究化工園區污水處理設施對化工園區實現長期穩定運行、達標排放具有重要意義[3]。影響化工行業污水處理設施性能的因素很多，其中最重要的影響因素是進水的水質特征，進水污染物濃度較高的污水處理設施處理效率往往更高[4]，外排污染物主要分為3類：水體污染物中的COD、氨氮等；大氣污染物中的硫化氫、氮氧化物等；固體污染物中的污泥等[5]，各種污染物的產生都會對環境產生不同方面的負荷影響，廢水近零排放[6-8]的興起雖減少了園區終端污染物的排放，但尚且需要合適的指標體系對近零排放產生的效益進行評估。

1 廢水近零排放標準體系研究現狀

1.1 國際研究現狀

廢水零排放在國際上被定義為液體零排放，是指廢水經過合適的工藝流程處理后回用于生產過程，污染物經濃縮后以結晶態或其他固態形式排放，不再向環境排放任何液態污染物質[9]，從而實現整體近零排放。

1.1.1 研究機構 國外先進地區在廢水近零排放方面已有諸多實踐，美國環保署修訂的火電廠廢水排放法規指導方針中，以更嚴格的廢水排放標準，對發電廠排放的廢水中有毒金屬和其他有害污染物的水平設定了限制，方針指示將近零排放視為粉煤灰運輸水、底灰運輸水中污染物處理的首選方案，美國化工企業在進行近零排放的過程中，經常面臨對高鹽度廢水的處理，在一些缺水地區，內陸海水通過近零排放中對高濃度鹽水的處理技術來實現淡化，美國多個政府機構和組織，包括美國墾務局和加州能源委員會在多個州借助近零排放實現鹽水凈化；新加坡裕廊島化工企業園區對工業廢水實施源頭控制的管理思路，2007年該集團建成新加坡第一個化工污水處理膜生物反應器項目，助力裕廊島化工園區真正實現了水資源的最大化利用，其中高度工業水回收利用率達到約85%，中水回用率可達到60%。

1.1.2 代表園區 廢水近零排放已成為國際上工業園區建設發展的重要舉措和必然趨勢，世界石化巨頭巴斯夫路德維希港化工園區在生產過程中除正常使用地表水外，還廣泛使用處理后的市政污水、含鹽水及海水，年用水量雖超過17億m3，但87%的水用于設備冷卻，并多次回用，通過實施廢水近零排放，園區廢水重復利用率每年可達76%～99%。

美國硅谷在保證技術發展的同時，也逐漸在向廢水減排的方向發展，其中蘋果公司在廢水近零排放方面的措施最具代表性，重點舉措是優化其設施的用水狀況，并通過清潔水項目幫助供應商節約用水，防止水污染，如2019年蘋果公司推出的包括低流量裝置的“后臺”設計，節省了30%的用水；此外在努力減少總體用水的同時，蘋果公司也在積極尋找替代水源以幫助減少淡水的提取，包括循環水、再生水和收集的雨水。

表1 國外從事廢水近零排放相關研究的主要機構

新加坡裕廊化工園區由于地區淡水資源的匱乏，也在積極探索廢水近零排放，一方面重視發展和創新工業污水處理技術以及提高企業在水處理方面的效率，對工業廢水進行源頭控制，企業被要求建立污水預處理設施，并根據相關的法律要求，在將污水排放進公共管道之前對污水進行達標處理，園區還引進先進環保企業研發實施工業污水處理MBR項目，助力園區達到水資源的最大化利用；另一方面園區重視法律對工業污水排放的管制，為確保工業污水達標排放，公共事業局建立了一套監督和執行體制，并由該機構全權負責污水處理的全過程，以此杜絕管理過程中可能出現的責任推諉現象。通過實施廢水近零排放，新加坡裕廊化工區廢水重復利用率達86%。

1.2 國內研究現狀

國內廢水近零排放正迅速發展，依賴由技術和管理共同構成的綜合系統，從而實現廢水近零排放目標的技術管理體系。

1.2.1 研究機構 國內現階段從事廢水近零排放標準研究的機構主要集中在高校，北京化工大學對寧東能源化工基地高鹽水零排放治理開展了效益評價，西北工業大學構建了符合循環經濟理念的評價指標體系，華北電力大學對太倉電廠近零排放改造進行了評價分析。

1.2.2 代表園區 我國工業園區環境管理起步比較晚，園區環?；A設施相對薄弱，高強度的工業廢水排放引發的水環境問題不斷凸顯[10]。國內工業園區廢水主要來自化工、食品、冶煉、電鍍、紡織印染、礦山、造紙、皮革、制藥、石油等工業在生產過程中產生的廢水和廢液，主要含有隨水流失的工業生產用料、中間產物以及生產過程中產生的污染物[11]。

臺灣新竹科技園各企業注重發展循環經濟，其中臺灣積體電路制造股份有限公司在“廢水近零排放”建設方面已形成良好示范。臺積電以“廠務系統用水減量、增加廠務廢水回收、提升系統產水率、降低系統排水損失”為宗旨來實現“廢水近零排放”，具體措施有廢水分流管理、排水按純凈度分級后處理回用、拓展空調冷凝水及雨水等多元水資源等。

表2 國內從事廢水近零排放相關研究的主要機構

天津經濟技術開發區全面整合海水取水、海水淡化、污水處理等工程來實現“廢水近零排放”，具體措施有采用膜法直接在海中凈化海水，凈化處理一體化，取水不取泥，不占用陸域土地，減少了清淤和殺菌消毒工藝；海水淡化可提供凈化海水、亞海水、鍋爐用補充水、高純水、化學水等多品種水，實現多水源梯度分質供水、降低成本，并實現園區重大項目不使用1 t地表水；濃海水經機械壓縮工藝生產高品質精制鹽，副產的軟化水用于鍋爐補充水，實現近零排放。

寧波石化經濟技術開發區將企業生產廢水與生活污水混合，并由企業自建污水預處理設施對混合污水進行預處理，達到園區污水處理廠納管標準后，將預處理設施尾水泵送至污水處理廠進行下一步處理，再生水回用率為30%，剩余尾水達標后深海排放，再生水主要用于景觀養花、養魚，以及洗車、回灌內河、補給工業用水等[12]。

1.3 現有評價體系分析

我國現有針對化工行業制定的環境保護行業標準(HJ)有《清潔生產標準石油煉制業》(HJ/T125—2003)、《行業類生態工業園區標準(試行)》(HJ/T273—2006)、《國家生態工業示范園區標準》(HJ274—2015)、《綠色園區評價要求》《綠色化工園區評價導則(送審稿)》《煤制烯烴行業綠色工廠評價要求(征求意見稿)》《清潔生產標準基本化學原料制造業(環氧乙烷乙二醇)》(HJ/T190—2006)、國家發改委發布的《精對苯二甲酸(PTA)行業清潔生產指標體系(試行)》和《精對苯二甲酸(PTA)行業綠色工廠評價導則(征求意見稿)》、《石油煉制工業污染物排放標準》(GB31570—2015)和《石油化學工業污染物排放標準》(GB31571—2015)等。

2 國內典型化工園區評價標準對標——以連云港徐圩新區為例

2.1 連云港徐圩新區發展分析

2.1.1 發展現狀 徐圩新區位于江蘇省連云港市東南部的黃海之濱，是國家七大石化產業基地之一，也是國內唯一全新建設類型的石化基地。截至2021年，石化產業基地已基本建成盛虹石化、衛星石化、中化循環經濟產業園三大產業集群。其中虹港石化PTA項目、斯爾邦石化醇基多聯產項目、中化瑞恒新材料、衛星石化烯烴綜合利用等重大項目持續保持良好發展態勢，盛虹煉化一體化項目即將投產運營。

表3 國家生態工業示范園區等水資源相關指標體系及標準值要求

圖2 徐圩新區工業總產值變化趨勢(2014—2020)

2.1.2 發展規劃 根據徐圩新區石化產業基地發展規劃[13]，新區近期發展目標為2025年煉油總規模達到1 600 萬t級，乙烯規模達到280 萬t級，芳烴規模達到280 萬t級；遠期發展目標為至2030年，煉油規模達到4 000萬t級，乙烯規模達到600 萬t級，芳烴規模達到700 萬t級。預計到“十四五”末，徐圩新區將實現工業應稅銷售收入突破3 000億元，力爭綜合實力進入全國化工園區前三強，打造成為國內生態園區示范標桿，建設成為世界一流石化基地。

截至2020年，徐圩新區石化產業基地在建及規劃用水項目超過10個。通過實地調研，以及在徐圩新區官方網站新聞中心與公示公告版塊檢索“環境影響”“可研”“工程”“項目”等關鍵詞來搜集石化產業項目相關動態，整理徐圩新區在建及近期規劃建設石化產業項目如表4。

2.2 國內典型化工園區評價標準對標

2.2.1 經濟發展指標 通過將徐圩新區產業發展現狀及近期發展規劃與國內先進化工園區、典型化工企業及綠色化工園區評價指標體系目標值進行比較，發現徐圩新區由于處于發展初期，工業總產值距上?；^等化工園區尚有差距，已達到綠色化工園區目標，隨著重大項目陸續投產，徐圩新區工業總產值將提高約7.5倍，超過上海化工區及上海石化。

表4 徐圩新區石化產業基地在建與規劃項目

圖3 國內典型化工園區工業總產值對比

2.2.2 水資源消耗指標 目前來看，徐圩新區萬元產值水耗與上?；^、惠州大亞灣等國內先進化工園區相比，還存在一定的距離，在十四五期間重大項目投產后，徐圩新區萬元產值水耗將降低70.87%，與上海化工區等化工園區基本持平。

圖4 國內典型化工園區萬元產值水耗對比

2.2.3 廢水近零排放水平指標 徐圩新區萬元產值廢水排放量也在持續優化，隨著東港污水處理廠高鹽廢水、中水回用等項目的投產運營，徐圩新區萬元產值廢水排放量將持續降低，“十四五”期間，預計將降低64.08%。由于現階段園區廢水污染源較少，廢水量較小且水質較單一，徐圩新區萬元產值COD排放量和氨氮排放量均優于國內先進化工園區，且達到綠色化工園區目標，近期規劃項目投產后，園區廢水量將顯著增加，水質也將趨于復雜，萬元產值COD排放量和氨氮排放量將會進一步增大，也是新區下一步重點關注的方向。

圖5 國內典型化工園區萬元產值廢水排放量(左：t/萬元)、COD排放量(中：kg/萬元)和氨氮排放量(右：kg/萬元)對比

3 結束語

本文通過分析國內外廢水近零排放研究進展，以及我國現有標準體系要求，結合徐圩新區產業鏈發展現狀和近期發展規劃，發現基地產業快速發展的同時，受區域水資源條件、水質情況及水環境容量等多重因素的制約也愈發凸顯，通過對比國內先進化工園區，現階段在萬元產值污染物排放量等指標上與國內先進園區還存在一些差距。通過對標，建議徐圩新區可以從以下幾個方面優化提升廢水近零排放水平：借鑒國內先進石化企業節水措施；鼓勵企業實施廢水分質分類預處理；鼓勵企業開展雨水利用節水工程；持續加快高鹽廢水和中水回用工程項目等。相信，采用上述綜合措施，一定能持續提升水資源利用效率，減少污水外排對環境的影響，提高園區競爭力，打造綠色、生態新區，加快成為世界一流石化基地。