摘 要：石油化工产业飞速发展，为我国经济建设提供了充足动力。但是随着炼油厂规模的不断扩大，且我国水资源日益短缺等问题，为更有效地节省水资源，炼油厂的污水处理已经成为研究热点。大量事实已经证明，污水回用是解决水资源紧缺和水资源应用后污染之间矛盾的关键。通过阐述目前我国水处理存在的一些问题，分析水质，提出一系列水处理技术在炼油厂中的应用措施，为解决石化工业中的污水问题提供思路。
关键词：石化污水；水质分析；水处理技术；污水回用
近年来，我国水资源短缺的问题日益严峻，但是为保证产业结构转型等问题，石油化工产业也发展迅猛，对水资源的需求不断上升，水资源需求量日益提高，水资源短缺已成为制约我国经济发展的瓶颈。随着环保意识与可持续发展意识逐渐深入人心，相关部门已经针对该矛盾拟定了诸多政策，对石油化工产业的污水回用已经成为社会大力倡导的工作。实现污水回用的炼油厂不但能够保护环境，绿色生产，从长远来看，其经济效益也十分可观。污水回用的手段很多，目前常用的工艺是“隔油—气浮—生化处理—过滤后处理”，具备投入小，回报高，处理效果明显等优点[1]。
1目前我国石化污水处理的发展与现状
国内污水处理技术起步较晚，从1985年开始，逐步迈入正轨。首先以个别地区的石化企业作为试点，研究污水处理技术。直到2008年后，随着环保观念的深入，污水处理工作受到国家的高度重视，污水回用技术开始得到了广泛的研究，各地区的污水处理设施不断增建，规模不断扩大。尽管大部分的石油化工厂已经采购了专门的机器对污水进行处理，但是很多企业处理后的污水依然无法达到排放的程度。石化工业中产生的废水含有复杂的物质，需要一个完备的流程才能够将其中的有害物质去除，而很多企业只能对其中某一类污染物进行去除，剩余的含有污染物的污水排放后依然会对环境造成污染。随着我国对污水排放标准的一再提升，逐步完善了整个污水处理流程，尽可能地去除其中大部分的污染物质，达到国家规定的排放标准。到了今天，仅仅排放处理后的污水已经不能满足人们的需求，很多企业已经完成了具有污水处理和水资源回收利用等多重功能的水资源循环体系[2]。尽管目前我国污水处理已经能够完成回用的目标，但是所采用的方法与设备大同小异，依然存在以下几点问题。
1）石化工业技术不成熟，用水量过大。有数据表明，我国每吨油耗水量高达2.73m3，是国际平均水平的4.74倍，对我国水资源造成了巨大的浪费，甚至制约我国缺水地区的快速发展。
2）污水处理出水质量良莠不齐，很多企业没有对污水进行分类处理，笼统地将生化出水通入污水净化装置，没有经过专业的水质分析，不能保证出水的质量。
3）我国现在仍然缺乏详细的污水回用水质标准。回用水中依然会存在一定量的有机物、悬浮物、微生物、各类盐离子和氨氮化合物等，类似物质含量过高会导致回用水系统出现故障，造成巨大的经济损失。而且各系统对回用水水质的承受力不完全相同，这也卷对行业内部的回用水标准产生了一定的影响。对回用水水质规则的细化和全面化是当前必须解决的问题。从这几方面来看，在节水减排净化技术上，我国依然有很长的一段路要走。
2水质检测
石化污水大概可以分为两种类型，一种是毒性较小的、含有有害物质单一的清净污水，该类污水常来源于工艺中和水换热设备用水以及降雨存储水。另外一类是在工艺装置中产生的工业污水，该类污水毒性大，成分复杂，难以通过一般手段净化处理。炼油厂的污水来源大致有几个方面。第一是炼油工艺中生产的工业生化污水，其中含有较多有害的含氮含硫的化学物质。第二是来自机器泄漏或者维护保养所产生的含油污水。第三是雨水流经排水沟等管道进入污水系统。实行清污分流方案，对污水进行分类处理，能够更有效地对污水中的有害物质进行分离并净化，提高污水处理的效率和净化程度。为了对污水处理有更加深入的理解，首先要对污水进行水质分析，检查其中的污染物含量状况。石化污水中常常存在的有害物质有悬浮物、细菌、氮磷硫化合物以及各类溶解盐。这些物质极易在水处理系统中生成泥状物，一方面使系统的散热性下降，另一方面会对某些设备、阀门以及接口造成腐蚀，缩短设备使用寿命。为提高污水的净化回用率以及污水处理设备的使用年限，要对污水中的各类物质进行含量分析。各有害元素含量检测方法如下：硫化物通过碘量法进行测量，挥发酚类物质通过溴化滴定法进行检测、COD含量通过重铬酸钾法进行检测，石油类物质通过OCMA-200油分测定仪进行检测，悬浮物质含量通过微孔滤膜仪进行检测、氨氮的含量通过分光光度法进行检测、pH通过酸度计进行检测，氯离子含量通过滴定法进行检测，细菌含量通过绝迹稀释法进行检测估算[3]。通过上述检测方法，能够精确测定污水中各有害物质的含量，首先能够为处理前后的污水提供参照标准，更有效的观察污水处理是否达到标准。其次也能针对某种过量产生的物质进行针对性的单独处理，使得污水处理更加合理充分。
3石化污水处理中常用方法
由于石化污水中含有成分复杂的有害物质，所以难以通过单一的步骤进行污染物去除，需要进行多层次的处理才能够达到净化效果。在净化污水过程中，防止各个步骤相互干扰，生成更加难以处理的化合物也是处理过程中应该重视的问题。
3.1臭氧+超声波强氧化处理
臭氧是一种常用的强氧化剂，能够与水中的微生物以及多种有机物进行反应，是能够使污水中的COD和微生物含量显著下降的手段。臭氧处理技术出现时间很早，目前已经趋于成熟。其反应原理是通过臭氧在特定的环境下产生氧元素自由基[O]，从而使整个污水处理的化学反应不间断地进行到底，高效去除污水中的有害元素。另外在含有大量油类的污水中，臭氧具备强氧化性，能够使石油在短时间内迅速氧化，去除污水中的油类物质。超声波技术则是一种通过高度集中的声波积蓄能量的技术，在后续阶段将所有积蓄能量瞬间释放，强大的能量能够促进臭氧的裂解变化，使产生的氧元素自由基[O]速度更快，数量更多。同时，强大的能量输出对于污水中的某些微生物和絮状结块物质等一些有害物质也能够起到较好的清除作用。超声波技术和臭氧氧化技术都是常用的处理污水的手段。近年来，为提高污水的处理速度和净化效率，已经研究出让臭氧和超声波技术协同出现的技术[4]。由于超声波技术能够提供大量的能量，所以臭氧能够更快速地融入污水中，促进臭氧分解成氧元素自由基，加快污水中污染物的反应降解。最重要的是，在超声波的作用下，相比于单独的臭氧氧化处理，超声波作用下的臭氧裂解会额外产生更多的氧元素自由基，在处理过程中，可以少添加一些臭氧原料，节省投入成本。
3.2强化生物技术
近年来，快速发展的生物技术为污水处理提供了更多的选择。生物技术中最关键的是生物膜法，该方法通过微生物在特定培养膜材料上生长，生成带有微孔结构的生物膜。废水中的有机物可以被微生物吸收利用而得到降解，获得深层次的净化处理。生物膜一般以生物活性炭为骨架进行挂载。生物活性炭具有强力的吸附性，能够将污水中的有机物吸附到生物膜上，并进行利用。这个过程是双向的，生物膜的微生物对活性炭也有再活化的功能，相辅相成。将污水通入高比表面积的生物活性炭和生物膜覆盖池，经过活性炭的吸附、微生物的吸收代谢、膜的过滤等环节，污染物能够得以深度净化，这一过程称之为生物滤池技术[5]。生物膜技术相比其他技术来说对环境显然更加友好，不产生有害物质，且具有占地面积小，投入成本低，净化效果好等优点，但是其缺点现在仍然难以解决。生物膜的负载有限制，当污水流量过大或者污染物含量过高时，都会提高生物膜的负荷，使生物膜的微生物种群发生变异、衰退或者过度繁殖结块脱落等问题，降低生物膜的处理效果，缩短生物膜的使用寿命。在某些情况下还需要对生物滤池进行反冲洗操作，对整个系统产生相当程度的冲击，严重影响系统的正常运行。
3.3脱氨处理技术
存在过量氨的污水排放会引起水体的富营养化，造成水体黑臭等问题，污水脱氨是污水处理中必要的措施。污水脱氨的种类很多，国内主要有物理化学方法和生物分解的方法。生物分解的方法主要是利用微生物在新陈代谢时会把氨氮分解为氮气。其大部分由硝化菌将氨氮氧化成硝酸盐氮，然后通过添加还原剂，发生还原反应以产生氮气。物理化学方法的种类很多，目前国内主要有四种形式。
（1）吹脱法。原理是在碱性环境中令NH4+转化为NO3-，然后会析出氨气，将析出的氨气通入酸性溶液中，与酸性溶液反应后的氨气满足排放和回用标准，目前吹脱法常在逆流塔中进行处理，在处理过程中，需要不断地吸气吹气和加入碱性物质保持碱性环境。
（2）絮凝沉淀法。该方法一般通过加入絮凝剂使氨氮形成沉淀，通过过滤处理后，脱出污水中的氨氮。在深度处理时，常常利用这种手段来提高污水的净化效果。值得一提的是，除了与氨氮会生成絮状沉淀物之外，絮凝剂还会与某些重金属盐结合，同时除去重金属元素，一举多得，在污水的深度处理中应用较为广泛。
（3）膜法脱氨。由于吹脱法等方法的能耗高，投入资本多，会对环境造成二次污染等问题，国内专家，研发出了膜法脱氨技术。该技术通过疏水的多孔膜作为过滤界面，根据浓度差进行膜相转移，然后将调碱后的氨氮废水和酸性吸收剂流经膜的两侧，从而将污水中的氨氮进行有效吸收，减轻对环境的二次污染，对环境更加友好。
（4）折点氯化法，原理是通过氯气和氨气反应进行脱氨处理。按照化学反应式来看，氯气与氨气比例在7.6∶1时，能够恰好处理污水中的氨氮，但是在实际操作过程中，由于氯气比较活泼，不易全部与氨氮反应等问题，常常要使氯气与氨氮的比例达到9∶1甚至更多才能除去污水中的氨氮。折点氯化法相比前面几种方法具有反应速度快，脱氨程度极高等优点，同时通过氯气与水反应生成的次氯酸也能对污水进行消毒。但是，氯气是一种有毒气体，在使用时要提高安全性。
3.4脱盐处理
高盐含量的废水不经处理就排放会导致沿途的土壤盐碱化，进行污水回用会导致水循环系统装置加速腐蚀等问题，所以石化废水必须进行拖延处理。污水中的盐主要包含金属离子和钙镁、碳酸根等的非金属离子。常见的污水脱盐方法有离子交换技术、反渗透除盐技术、电渗析技术等。离子交换法是实际应用中比较多的方法。其原理是通过吸附材料对污水中的各盐类分子进行吸附结合，循环多次使污水中的盐含量下降。为保证经济性和环保型，常用活性炭和大孔树脂作为吸附剂。这两种吸附材料工艺流程简单，投入资金较少，但是对盐类分子的吸附效果较好，通过离子交换法能够回收需要的金属材料，是一种经济且脱盐率较高的方法。但是在某些电导率较高的污水中，这种方法具有一定的局限性。反渗透脱盐技术中，溶剂常选用水，在足够的压力环境下逆浓度的将反渗透膜分离，这个过程与正常按照浓度的渗透正好相反，所以被称之为反渗透技术。反渗透能够将污水中的大分子有机物、胶体粒子和细菌等有效清除，并且对相关盐类物质甚至能达到99%以上的脱盐率。但是其缺点也很明显，反渗透膜很容易受到污染，在应用中常常要配合超滤技术来控制污水进水的浑浊度，防止高浓度的污水给反渗透膜造成过大的压力，使得反渗透膜过早损坏。电导率高的污水溶液比较适合使用电渗析法净化。电渗析法也是依靠膜来对污水中的盐类离子进行分离。通过在阴阳离子交换膜两端通入直流电，根据正负电极形成阳离子和阴离子区域进行离子聚集。其操作简单，脱盐率较高，对环境更加友好，其缺点是耗电量更大，会相对提高污水净化的成本[6]。
4结束语
正常的污水处理中常将多种方法结合使用，达到污水净化的目的。这是目前相对固化的一套流程，但是仍具有很大的进步空间。目前在污水处理工艺中，污水对系统设备具有很高的冲击性和腐蚀性，会使处理设备的使用寿命大幅缩短并产生故障。下一步的研究应将重心放在减轻污水对装置的损害并对目前已固化的污水处理流程进行改进，保证炼油厂能够顺利地在原有基础上进行污水处理改建扩建，进一步降低污水处理的成本并提高水循环的利用效率。
作者：马孟印 单位：陕西延长石油延安炼油厂供排水车间
