水资源匮乏依靠科技让污水“重生”

中国石化报
2005-02-03
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    我国是一个水资源严重匮乏的国家,随着供水不足矛盾的日益突出,污水利用问题更加紧迫地摆在人们的面前-- 缺水现实呼唤污水回用

  污水如何处理?这一直都是让企业头疼的大事。

    以地处北京的燕山石化公司为例。燕化每年新鲜水用量约在7000万立方米(包括居民生活用水),来自于地表水和地下水两部分。地表水占总用水量的65.7%,主要由密云水库和官厅水库用管道输送至燕化。其余则要抽取地下水来满足。燕化处于地下水比较贫乏的地区,地下水供应受降水量影响很大,干旱年份根本没有保证。

    北京市目前人均淡水占有量约300立方米,是全国人均的1/8,是世界人均的1/30,远远低于国际公认的人均1000立方米的下限。预计到2010年,北京将缺水11.82亿立方米。为此,北京市制定了“继续压缩工业用水,生活用水零增长,扩大再生水的利用,开发新水源”的供水原则,燕化的用水当然受到严格限制。特别是随着生产规模的不断扩大、生产能力的提高及生产工艺的日趋复杂,生产装置的种类和数量越来越多,产品品种越来越齐全的同时,用水量也必然呈上升趋势,同时污水数量有所增加,而且成分复杂。因此,水成了制约企业可持续健康发展的瓶颈。

  城市污水回用技术面面观

    污水是一种稳定可靠的、可再生的水资源。污水处理与回用成为解决水资源短缺的有效措施,是实现水的良性循环的关键。特别是污水回用具有不受气候影响、不与邻近地区争水、就地可取、稳定可靠、保证率高等优势,因此,在一定使用范围内为我们提供了一种经济可靠的新水源。

    目前,世界上许多面临严重水危机的国家都在积极利用城市污水,并将城市污水作为第二水源予以开发利用。实现城市污水回用最早、规模最大的是美国,目前已有357个城市实现了污水处理后再利用。日本从20世纪60年代起一直大力研究和推广城市污水回用技术,并利用处理后的中水,供给企业和居民小区冲洗厕所及杂用。南非1986年建成了世界上第一座城市污水“再生水”厂,用于城市自来水的补充水源。2000年,新加坡建成一套城市污水深度处理装置,出水主要用于化学水给水和消防用水。

    从20世纪80年代末,随着我国大部分城市水危机的频繁出现,污水回用技术的研究和开发也取得很大进展。目前,污水回用主要有两种方式:一是中水回用,办公楼、宾馆、饭店和生活小区等较为集中排放的污水就地净化后得到中水,回用于冲厕、洗车、消防、绿地等杂用水,如青岛市将中水作为市政及其他杂用水,缓解了淡水供求矛盾;二是集中处理后回用,将二级处理出水经深度处理后再供给工业生产和城市生活作低质用水。如大连春柳污水处理厂将二级处理污水进行深度处理后回用煤气厂代替新水,这是我国最早进行的示范工程。其后北京、天津等城市也建起了相应的示范工程。总体上我国污水回用技术不成熟、规模小、推广应用少。

  工业污水回用任重而道远

    专家认为,污水回用应是指为满足生产或生活某种需要而使用外排污水的全过程,一般包括提高外排污水水质进行的污水深度处理过程和深度处理水的回用过程两个方面。

    我国由于节水技术落后,工业企业不仅用水量大,而且外排污水多,大型企业都建有独立的工业污水处理系统。因此,开发、处理和回用工业污水大有可为。

    近年来,我国在工业污水深度处理和回用技术开发和应用方面取得了可喜进展。较为成功的污水处理技术主要有传统的短流程工艺、单元组合工艺、先进的膜分离工艺。优于国家一级排放标准的外排污水,经过简单杀菌、除味和过滤处理,即可回用循环水系统。这类情况多应用短流程工艺处理污水。

    对于污染程度高、处理难度较大、外排污水水质只能达到国家二级排放标准的工业污水,回用前则必须进行深度处理,即单元组合工艺处理,处理流程都设计有混凝沉淀、过滤、活性炭吸附和氧化剂处理4个单元。

    先进的膜分离技术因流程短、出水水质好、占地小而得到广泛关注。不少企业开始尝试污水膜分离处理的中试工作,结果表明,经膜分离处理后的出水水质明显优于传统工艺。

  科技创新激活燕化污水回用

    燕化为提高水的重复利用率,率先尝试先进的污水处理组合工艺和膜处理技术攻关,取得了污水回用的突破性进展。

    据统计,燕化全年污水排放量约为1600万立方米,占公司生产用水量的65.1%。这为污水再生利用提供了有利的条件和丰富的水源。近几年,燕化加大技术攻关和技术引进,加大对污水处理技术和资金投入,先后建成了两套技术先进、具有一定规模的污水处理和回用装置:一是将炼油污水经过深度处理后并入工业管网,作为循环水补水或其他杂用水使用;二是将化工污水进行深度处理后作为锅炉除盐水的补水使用,这在国内是第一家。

    1993年,燕化与中国科学院生态环境研究中心共同承担了国家“八五”科技攻关专题--“石化地区污水回用成套技术”研究。该项研究以化工污水处理场二级处理出水为水源,采用“生物接触氧化—絮凝—沉淀—纤维过滤工艺”,处理过的回用水可用于循环水补水。获得了国家科委、国家计委、财政部联合颁发的“八五”科技重大成果奖和中国科学院颁发的科技进步二等奖。

    2000年,燕化又开展了“牛口峪污水回用于循环冷却水”中试,建成一套1立方米/小时的中试装置,重点考察该工艺对降低COD(化学耗氧量)的效果。试验结果表明,处理后污水用于循环补水是可行的。此后,燕化研究院又对燕化西区车间的二沉池出水进行了补充试验,结果表明,西区出水经过简单“絮凝—沉淀—过滤”工艺,其出水可用于循环补水。由于工业废水色度和臭味都比城市污水严重,攻关中又运用活性炭吸附技术,增加

    了脱色脱臭单元。经过几年的开发、摸索和尝试,西区污水处理后终于达到了工业用水的标准。

    2002年9月30日,燕化投资1634万元、国内同类处理装置规模最大的污水回用装置--西区炼油污水回用装置建成。由于首次应用生物曝气滤池折点加氯等新技术,该装置控制过程难度很大。燕化环保事业部和有关部门密切合作,组成精干的科技攻关队伍,采取多种有效措施,完善和优化回用装置的各项工艺指标,逐步建立了完善的质量考核体系,使新生水合格率逐步提高,满足了装置循环用水的要求。

    该装置处理后的污水已成功回用于炼油厂工业用水和橡胶事业部循环水补充用水。2003年,该装置生产再生水达240万吨,2004年处理污水量达580万吨,不仅缓解了燕化水资源短缺的矛盾,而且对石化系统污水回用工作具有示范作用。这项工作,使燕化环保事业部实现了由污水处理达标排放型向污水资源利用型企业的转变。

    2003年,燕化在炼油污水成功回用的基础上,又开始实施东区污水回用装置的规划和建设。由于东区污水回用装置要生产的是水质要求苛刻的一级除盐水,所以装置引进了先进的膜分离处理技术。处理后的水是软化水,无论是用于循环水还是锅炉水都有保证,甚至可以饮用,其水质通常比饮用水还要好。燕化通过膜处理技术生产的再生水,分析人员都用来煮方便面。

   东区污水回用装置采用的新技术、新工艺在国际上尚属首次,因此,工程建设、科研开发、开车生产等方面没有经验可以借鉴。燕化有关部门和单位紧密合作,联合攻关,克服重重困难。2004年7月26日,东区污水回用装置一次开车成功并生产出合格的准一级脱盐水,当天就开始对化工厂进行了试送水。7月27日上午10时,东区污水回用装置生产的准一级脱盐水以每小时360吨的流量成功输送入化工厂锅炉系统,替代新鲜水成功进行了锅炉补水。

    东区污水回用装置设计取水量1200立方米/小时,每小时生产800立方米除盐水。该装置达标运行后每年可为燕化节水600万吨至700万吨。


 
 

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