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水是生命之源、生產(chǎn)之要、生態(tài)之基。今年3月22日是第33屆“世界水日”，3月22日至28日是第38屆“中國水周”，世界水日由聯(lián)合國確立，中國水周由水利部配合世界水日確立，旨在動(dòng)員全社會(huì)一起關(guān)心水、愛惜水、保護(hù)水。

石化行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，也是工業(yè)領(lǐng)域的用水排水大戶，約占我國工業(yè)用水量的8.6%。多年來，中國石化全力做好“水文章”、做強(qiáng)“水經(jīng)濟(jì)”、擦亮“水名片”，將科技創(chuàng)新作為平衡產(chǎn)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重要手段，促進(jìn)水資源的有效、清潔、循環(huán)利用，打造更加節(jié)水、減污、生態(tài)、循環(huán)的石化企業(yè)，探索出“科技強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)優(yōu)、生態(tài)美”的石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展新路徑。本版專題為您介紹中國石化自主研發(fā)的先進(jìn)水務(wù)技術(shù)及應(yīng)用實(shí)踐。

本版文圖除署名外由本報(bào)記者 陳子佩 潘亞男 通訊員 高 嵩 安一鳴 孟凡麗 李佳珍 王 輝 陳長順 解玉峰 劉慶潔 方 雪 劉文彬 劉鳳洋 郭 巍 劉 娟 謝文周 孫 杰 提供

低/無磷阻垢緩蝕技術(shù)及在線監(jiān)控加藥裝備

技術(shù)背景    

循環(huán)水系統(tǒng)的用水量占企業(yè)總用水量的50%~90%，為提升節(jié)水效率，石化企業(yè)持續(xù)提高循環(huán)水系統(tǒng)的污水回用比和濃縮倍數(shù)，導(dǎo)致循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢問題日益嚴(yán)峻。

含磷水處理劑是優(yōu)異的緩蝕阻垢劑，可以幫助企業(yè)有效解決循環(huán)冷卻水系統(tǒng)管道的結(jié)垢和腐蝕問題。但磷是水資源的“敵人”，水中的磷含量過大時(shí)會(huì)引起水體富營養(yǎng)化，造成藻類及其他浮游生物迅速繁殖，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，進(jìn)而引發(fā)魚類及其他生物大量死亡。

攻關(guān)歷程

面對循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行安全和水資源保護(hù)兩大難題，石科院成功研發(fā)出系列高效低/無磷阻垢緩蝕劑及處理技術(shù)，不僅克服了常規(guī)無磷/低磷阻垢緩蝕劑抗沖擊性差、耐受污水回用比低的缺點(diǎn)，而且可以根據(jù)企業(yè)不同新鮮水和污水水質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”，同時(shí)還可結(jié)合高效微生物處理技術(shù)及運(yùn)行管理技術(shù)對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行綜合治理，在保證循環(huán)水系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高比例污水回用。石科院還瞄準(zhǔn)企業(yè)痛點(diǎn)，研發(fā)出藥劑濃度高精度檢測方法及配套的智能化監(jiān)控設(shè)備，可以準(zhǔn)確監(jiān)測循環(huán)水中阻垢緩蝕劑的濃度，再根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對投加劑量進(jìn)行精準(zhǔn)控制和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)“監(jiān)測-反饋-加藥”一體化智能閉環(huán)控制。

目前，低/無磷阻垢緩蝕技術(shù)已入選工信部、水利部《國家鼓勵(lì)的工業(yè)節(jié)水工藝、技術(shù)和裝備目錄（2023年）》、中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)《石化綠色低碳工藝名錄（2024年版）》，在20余套循環(huán)水系統(tǒng)開展應(yīng)用及工業(yè)試驗(yàn)。

應(yīng)用效果

滄州煉化：每年減少排污水中總磷量約1.6噸

滄州煉化在4套循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用了低/無磷阻垢緩蝕技術(shù)，并在第一循環(huán)水場投用首套在線監(jiān)控加藥裝備。該技術(shù)應(yīng)用后，各套循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕速率和黏附速率長期保持在較低水平，處理效果顯著，裝置運(yùn)行平穩(wěn)高效。第一循環(huán)水場設(shè)備測定結(jié)果與總磷法相比變化趨勢一致，表明藥劑投放控制準(zhǔn)確、效果優(yōu)異。此外，滄州煉化噸水處理藥劑費(fèi)用較技術(shù)應(yīng)用前降低約50%，循環(huán)水平均總磷質(zhì)量濃度較技術(shù)應(yīng)用前降低70%以上，每年減少排污水中總磷量約1.6噸，有效減少了污水場的磷負(fù)荷。

自穩(wěn)定硫自養(yǎng)反硝化深度脫氮技術(shù)

技術(shù)背景

隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是總氮排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，石化企業(yè)污水處理系統(tǒng)普遍面臨提標(biāo)增效和深度脫氮的迫切需求。硝態(tài)氮濃度較高是污水處理設(shè)施總氮超標(biāo)的原因，傳統(tǒng)異養(yǎng)反硝化工藝流程長、占地大、運(yùn)行成本高，深度、高效、低成本去除硝態(tài)氮是重點(diǎn)攻關(guān)方向。

攻關(guān)歷程

北化院開發(fā)的自穩(wěn)定硫自養(yǎng)反硝化技術(shù)，具有pH值穩(wěn)定、不曝氣脫除COD（化學(xué)需氧量）、深度脫氮的特點(diǎn)，不需要添加碳源、酸堿等藥劑，COD去除率在10%~70%，處理后總氮可達(dá)IV類水體要求。

該技術(shù)具有工藝啟動(dòng)快、抗沖擊、脫氮深度好、污泥產(chǎn)量少、二氧化碳減排等優(yōu)勢。與傳統(tǒng)異養(yǎng)反硝化技術(shù)相比，該技術(shù)污泥產(chǎn)量降低90%，占地與運(yùn)行成本均節(jié)約70%，以10 年全生命周期測算，總費(fèi)用合計(jì)節(jié)約50%以上。

應(yīng)用效果

金陵石化：低成本實(shí)現(xiàn)高鹽污水總氮達(dá)標(biāo)

江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)要求外排水總氮低于15毫克/升（特別排放限值10毫克/升），金陵石化在建650立方米/小時(shí)高鹽污水系統(tǒng)采用北化院自穩(wěn)定硫自養(yǎng)反硝化技術(shù)深度脫氮，水力停留時(shí)間不足1.5小時(shí)，出水低于15毫克/升，噸水運(yùn)行成本不到傳統(tǒng)異養(yǎng)反硝化工藝的1/3，以10年全生命周期測算，合計(jì)節(jié)約費(fèi)用千萬元以上。

循環(huán)水系統(tǒng)水冷器周期運(yùn)行管理評價(jià)服務(wù)

技術(shù)背景

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是保障石化裝置在高溫、高壓、高腐蝕性環(huán)境下長周期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一，水冷器就像石化裝置的“退熱貼”，其運(yùn)行狀態(tài)直接決定了裝置換熱效率、能耗水平與生產(chǎn)安全。

結(jié)垢、腐蝕、微生物滋生是水冷器的“三害”：水冷器結(jié)垢每增加1毫米，換熱效率下降10%~15%，企業(yè)能耗成本每年增加超千萬元。金屬腐蝕若未被及時(shí)控制將可能引發(fā)穿孔泄漏，由此導(dǎo)致的非計(jì)劃停車單次損失高達(dá)數(shù)百萬元。微生物滋生會(huì)加劇垢層沉積和金屬腐蝕，“三害疊加”導(dǎo)致惡性循環(huán)。

攻關(guān)歷程

石科院積極參與集團(tuán)公司循環(huán)水相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制，構(gòu)建水冷器全生命周期管理技術(shù)體系，通過“評估-監(jiān)控-優(yōu)化”三步走實(shí)現(xiàn)全流程精準(zhǔn)管控。開工前評估，基于裝置工藝參數(shù)與水質(zhì)特性評估水處理方案，規(guī)避藥劑不適用風(fēng)險(xiǎn)；運(yùn)行中監(jiān)控，采集循環(huán)水指標(biāo)、換熱溫差等數(shù)據(jù)，分析生成月度健康報(bào)告，診斷存在問題及潛在風(fēng)險(xiǎn)，反饋運(yùn)行建議；周期后優(yōu)化，通過對打開水冷器的狀態(tài)識別與垢樣垢型分析形成“一企一策”優(yōu)化方案，從補(bǔ)充水比例、循環(huán)水水質(zhì)邊界控制、藥劑緩蝕阻垢性能優(yōu)化等方面入手，保障下一周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

同時(shí)，石科院首創(chuàng)“腐蝕-結(jié)垢-微生物”三維分級評級模型，可以結(jié)合pH值、濁度等水質(zhì)大數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)量化水冷器健康指數(shù)，使管理更加精準(zhǔn)及時(shí)。

目前，該技術(shù)已在中科煉化、茂名石化等企業(yè)成功應(yīng)用。

應(yīng)用效果

中科煉化：水冷器在長周期運(yùn)行中得到保護(hù)

中科煉化循環(huán)水系統(tǒng)年供水量超17億立方米，由于外購自來水受海水倒灌影響電導(dǎo)率和氯化物濃度高，該公司循環(huán)水系統(tǒng)存在較高的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。2021年起，中科煉化在石科院技術(shù)專家的幫助下對循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行“調(diào)理診斷”，近400臺水冷器在4年長周期運(yùn)行中得到保護(hù)。

目前，中科煉化已連續(xù)3年被廣東省工信廳評為“廣東省石化行業(yè)能效領(lǐng)跑者”，被湛江市生態(tài)環(huán)境局評為“湛江市環(huán)保信用綠牌企業(yè)”。

污水處理微生物增效技術(shù)

技術(shù)背景   

隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，傳統(tǒng)技術(shù)大多通過增加構(gòu)筑物單元、加長流程進(jìn)行提標(biāo)改造，帶來占地、投資與運(yùn)行費(fèi)用高等問題，部分石化企業(yè)面臨再次提標(biāo)改造無地可用的困境。若遭遇上游水質(zhì)變化和工藝調(diào)整，將給石化企業(yè)污水處理帶來更大挑戰(zhàn)。

攻關(guān)歷程

北化院依據(jù)煉化廢水污染物組成特點(diǎn)，研發(fā)出專性培養(yǎng)基和營養(yǎng)劑，確保生化處理系統(tǒng)中優(yōu)勢菌群濃度高、活性高，并開發(fā)相應(yīng)的加入、循環(huán)工藝，實(shí)現(xiàn)對廢水中“未被有效去除特征污染物”的高效降解。該技術(shù)占地、投資較傳統(tǒng)技術(shù)均可大幅節(jié)約，用傳統(tǒng)技術(shù)10%的成本可去除系統(tǒng)50%左右的原有出水COD；系統(tǒng)受到?jīng)_擊時(shí)，該技術(shù)可低成本、快速實(shí)現(xiàn)恢復(fù)；設(shè)計(jì)噸水運(yùn)行費(fèi)用僅為傳統(tǒng)技術(shù)的20%。

應(yīng)用效果

湖南石化：裝置出水COD較技術(shù)應(yīng)用前下降50%

湖南石化600立方米/小時(shí)廢水處理系統(tǒng)應(yīng)用此技術(shù)后，裝置出水COD較應(yīng)用前下降50%；優(yōu)化了系統(tǒng)整體的微生物菌群，有機(jī)物去除效率高；實(shí)際運(yùn)行噸水處理成本較傳統(tǒng)提標(biāo)改造技術(shù)降低90%以上，提標(biāo)改造后廢水處理運(yùn)行成本不升反降；設(shè)備簡便且易操作，投資與占地約為傳統(tǒng)技術(shù)的10%。

智慧循環(huán)水有機(jī)物料泄漏快速溯源技術(shù)

技術(shù)背景    

物料泄漏是石化企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的大敵，加工原料一旦泄漏進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)，不僅會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)損失，而且會(huì)出現(xiàn)循環(huán)水水質(zhì)惡化、設(shè)備腐蝕、微生物爆發(fā)、非計(jì)劃停車等一系列連鎖問題，必須早發(fā)現(xiàn)、早解決。如何在數(shù)百臺水冷器中準(zhǔn)確找到泄漏點(diǎn)？石化企業(yè)往往不得不依賴“人海戰(zhàn)術(shù)”，耗費(fèi)數(shù)十小時(shí)甚至數(shù)日開展地毯式人工搜索排查。

攻關(guān)歷程

石科院團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出智慧循環(huán)水有機(jī)物料泄漏快速溯源技術(shù)，為企業(yè)培養(yǎng)出可靠的“指紋神探”。通過首創(chuàng)的高靈敏度微量有機(jī)物料在線分析方法，“指紋神探”可識別出水中百萬分之一級的有機(jī)物料，快速開啟“抓捕”行動(dòng)。這項(xiàng)技術(shù)內(nèi)置了烴指紋數(shù)據(jù)庫，幾乎涵蓋了我國所有種類原油及所煉制的油品。通過比對泄漏油品和烴指紋數(shù)據(jù)庫中的特征烴指紋峰，“神探”可以立刻知道泄漏的油品種類，再配合可以快速精準(zhǔn)識別的溯源模型和全廠水冷器的相關(guān)性模型，快速鎖定企業(yè)內(nèi)加工這些油品的生產(chǎn)裝置，進(jìn)而精準(zhǔn)定位泄漏的水冷器，實(shí)現(xiàn)從“大海撈針”到“精準(zhǔn)狙擊”的跨越。

在天津石化、燕山石化、中天合創(chuàng)等企業(yè)應(yīng)用的結(jié)果表明，這項(xiàng)技術(shù)能夠顯著降低企業(yè)排查耗時(shí)，降低水質(zhì)污染、能耗激增及設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)，大幅減少因物料泄漏導(dǎo)致的大量置換循環(huán)水及非計(jì)劃停車損失。

應(yīng)用效果    

天津石化：實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)及時(shí)預(yù)警和快速定位

作為京津冀地區(qū)的特大型煉化一體化企業(yè)，天津石化加工產(chǎn)品種類繁多、追蹤溯源難度大。2022年起，天津石化將80%以上的水冷器接入智慧循環(huán)水有機(jī)物料泄漏溯源系統(tǒng)，通過溯源分析算法、在線儀表、離線檢測數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)泄漏點(diǎn)及時(shí)預(yù)警和快速定位。

在“神探”的幫助下，天津石化已形成“監(jiān)測-溯源-調(diào)控”閉環(huán)管理模式，重點(diǎn)節(jié)水指標(biāo)處于行業(yè)領(lǐng)先水平，入選國家智能制造試點(diǎn)示范工廠揭榜單位、中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)水效領(lǐng)跑者標(biāo)桿企業(yè)，為我國石化行業(yè)打造沿海城市型煉廠樣板。

煉化污水高效短流程處理技術(shù)

技術(shù)背景    

煉化企業(yè)含鹽污水傳統(tǒng)處理工藝包含12~14個(gè)單元，投資大、占地面積大、運(yùn)行費(fèi)用高，且不能較好實(shí)現(xiàn)污染物處理深度，急需流程短、占地少、投資和運(yùn)行費(fèi)用低，同時(shí)滿足當(dāng)前嚴(yán)格外排標(biāo)準(zhǔn)的煉化污水處理技術(shù)。

攻關(guān)歷程

北化院研究團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)工藝處理單元功能單一等局限，創(chuàng)新性地開發(fā)應(yīng)用一系列多污染物協(xié)同處理反應(yīng)器技術(shù)。對含鹽/高含鹽煉化污水，應(yīng)用短流程技術(shù)僅通過4~5個(gè)單元，即可實(shí)現(xiàn)處理后外排水水質(zhì)達(dá)地表水類IV類水平，較現(xiàn)有技術(shù)，占地、投資、運(yùn)行費(fèi)用可分別節(jié)約60%、30%、50%以上，惡臭氣體和剩余活性污泥產(chǎn)生量分別可降低30%和50%以上。

該技術(shù)在湖南石化、茂名石化等單位實(shí)現(xiàn)多套技術(shù)成功轉(zhuǎn)化落地。與傳統(tǒng)工藝流程相比，該技術(shù)合計(jì)節(jié)約占地面積萬余平方米、投資近4億元、運(yùn)行費(fèi)用近5000萬元。

應(yīng)用效果

湖南石化：污水處理提標(biāo)改造節(jié)約投資顯著

湖南石化采用北化院煉化污水高效短流程處理技術(shù)完成長嶺片區(qū)煉油含鹽污水處理系統(tǒng)提標(biāo)改造，成功打造中國石化首套短流程、首套IV類深度提標(biāo)工藝。自系統(tǒng)改造運(yùn)行以來，該公司出水水質(zhì)始終遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)值，COD濃度低于15毫克/升、氨氮濃度低于0.02毫克/升、總磷濃度低于0.1毫克/升、懸浮物濃度低于20毫克/升。相比在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上新建深度達(dá)標(biāo)系統(tǒng)的方案，節(jié)約投資超5000萬元。

石化廢水全流程智慧污水系統(tǒng)

技術(shù)背景

石化污水成分復(fù)雜、處理系統(tǒng)流程長、進(jìn)水水質(zhì)水量受生產(chǎn)波動(dòng)影響顯著，污水處理系統(tǒng)必須隨時(shí)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整優(yōu)化，以應(yīng)對水量、水質(zhì)的不斷變化，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行。但污水處理系統(tǒng)運(yùn)營及參數(shù)調(diào)整優(yōu)化主要依賴人工經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而導(dǎo)致調(diào)整周期較長、應(yīng)急響應(yīng)滯后、藥劑與能源利用效率低下。

攻關(guān)歷程

2000年起，石科院深耕污水處理技術(shù)領(lǐng)域，成功開發(fā)出多項(xiàng)關(guān)鍵污水處理技術(shù)，并與石化盈科合作推動(dòng)污水處理從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型，開發(fā)出石化廢水全流程智慧污水系統(tǒng)。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對一級處理（氣?。?、二級處理（如厭氧/好氧生化、曝氣生物濾池）和深度處理（如臭氧氧化）等廢水處理全流程的各級單元構(gòu)建對應(yīng)的水質(zhì)預(yù)測機(jī)理模型，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測、測算進(jìn)水水質(zhì)和運(yùn)行參數(shù)，全流程模擬各單元出水水質(zhì)，還可以進(jìn)一步預(yù)測未來水質(zhì)的變化趨勢，向生產(chǎn)企業(yè)預(yù)警潛在的超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，并在超標(biāo)后快速生成應(yīng)急處置方案，確保水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。同時(shí)，該系統(tǒng)還可以通過模型計(jì)算，結(jié)合水務(wù)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)輔助生產(chǎn)企業(yè)確定最佳工藝參數(shù)，降低污水處理的能耗、物耗，實(shí)現(xiàn)全流程智能優(yōu)化、精準(zhǔn)預(yù)測預(yù)警、低碳高效運(yùn)行。目前，該系統(tǒng)已在揚(yáng)子石化、天津石化等多家企業(yè)上線運(yùn)行。

應(yīng)用效果

揚(yáng)子石化:實(shí)現(xiàn)“智慧治水”的產(chǎn)業(yè)升級

坐落于長江經(jīng)濟(jì)帶核心區(qū)域的揚(yáng)子石化，其污水處理系統(tǒng)在滿足自身需求的情況下服務(wù)周邊17家企業(yè)。

揚(yáng)子石化率先投用智慧污水系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)采集和分析工藝參數(shù)，精準(zhǔn)預(yù)測出水水質(zhì)，確保水務(wù)設(shè)施的高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)從“經(jīng)驗(yàn)治水”到“智慧治水”的產(chǎn)業(yè)升級。依托該系統(tǒng)的未來水質(zhì)超標(biāo)預(yù)警和應(yīng)急方案生成功能，揚(yáng)子石化實(shí)現(xiàn)了從“被動(dòng)響應(yīng)”向“主動(dòng)防控”的轉(zhuǎn)變，解決了沿江化工企業(yè)“達(dá)標(biāo)排放易、穩(wěn)定控污難”的問題。

煤化工廢水除硬增效技術(shù)

技術(shù)背景

我國煤化工企業(yè)主要集中分布在陜西、內(nèi)蒙古、寧夏等煤炭資源豐富的地區(qū)，受地質(zhì)條件影響，水中往往鈣、鎂離子含量較高，水質(zhì)硬度大，疊加煤化工生產(chǎn)過程中導(dǎo)致的高鹽度、高懸浮物，廢水除硬難度大，煤化工企業(yè)因此普遍面臨污水處理能耗高、藥劑用量大的難題。

攻關(guān)歷程

石科院通過水質(zhì)解析及除硬機(jī)理探究，有針對性地開發(fā)出氧化破絡(luò)預(yù)處理增效除硬工藝、氧化破絡(luò)劑/耦合破絡(luò)工藝、基于碰撞反應(yīng)機(jī)制的除硬增效技術(shù)等一系列先進(jìn)技術(shù)，消除了煤化工企業(yè)化學(xué)除硬效率低的瓶頸，形成了適用于煤化工高鹽水回用的提質(zhì)降本工藝。

2022年6月，在中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技成果鑒定會(huì)上，專家組一致認(rèn)定，石科院煤化工廢水除硬增效技術(shù)解決了典型煤化工企業(yè)高鹽水零排放處理系統(tǒng)化學(xué)法除硬效率偏低的關(guān)鍵問題，實(shí)現(xiàn)了低藥耗、低成本、高效運(yùn)行。

應(yīng)用效果

中天合創(chuàng)：年節(jié)約藥劑費(fèi)用逾千萬元

內(nèi)蒙古鄂爾多斯市地處毛烏素沙地邊緣，水資源匱乏，生態(tài)環(huán)境脆弱。針對企業(yè)高鹽廢水堿硬度高、處理難度大的難題，中天合創(chuàng)與石科院聯(lián)合研發(fā)煤化工廢水除硬增效技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)廢水硬度和堿度高效去除。通過工藝流程優(yōu)化和藥劑研制創(chuàng)新，中天合創(chuàng)在增強(qiáng)除硬效果的同時(shí)大幅降低了藥劑使用量和處理成本，噸水處理成本降低1.5元，年節(jié)約藥劑費(fèi)用超1600萬元。

目前，中天合創(chuàng)年工業(yè)水重復(fù)利用率保持在98%以上，4次獲評中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)煤制烯烴生產(chǎn)企業(yè)能效、水效領(lǐng)跑者標(biāo)桿企業(yè)。

高含氟含磷廢水深度脫氟除磷技術(shù)

技術(shù)背景

催化裂化催化劑是石油煉制過程中的核心催化劑之一，生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的高濃度含氟含磷廢水。鈣鹽沉淀法是含氟廢水的傳統(tǒng)處理辦法，但是對催化裂化催化劑生產(chǎn)廢水束手無策，因?yàn)檫@種廢水中含有高濃度硫酸鹽，會(huì)與處理藥劑中鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀，嚴(yán)重影響脫氟除磷效果。

攻關(guān)歷程

石科院突破傳統(tǒng)鈣鹽同步脫氟除磷方法的局限，成功研制出新型脫氟除磷劑，創(chuàng)新性開發(fā)“一級同步脫氟除磷+二級深度脫氟”成套技術(shù)，利用廢水中其他污染物作為反應(yīng)原料“以廢治廢”，有效解決了催化劑生產(chǎn)廢水中氟和磷的處理難題，獲得7件授權(quán)專利。2024年5月，在中國石化科技部組織召開的技術(shù)鑒定會(huì)上，專家組一致認(rèn)定該技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。

目前，石科院已依托該技術(shù)建成了數(shù)套廢水脫氟除磷工業(yè)裝置，企業(yè)外排水中氟和磷含量均穩(wěn)定達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，自投入使用以來，累計(jì)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益超千萬元。

應(yīng)用效果

催化劑長嶺分公司:廢水治理破解“化工圍江”難題

近年來，催化劑長嶺分公司針對催化劑生產(chǎn)廢水中氟離子、磷酸根離子和硫酸根離子含量高的特點(diǎn)，應(yīng)用石科院高含氟含磷廢水深度脫氟除磷技術(shù)開展專項(xiàng)治理，每套裝置處理能力達(dá)16萬噸/年，處理后廢水氟含量穩(wěn)定低于10毫克/升、磷含量低于0.5毫克/升，達(dá)到或優(yōu)于國家排放限值。

循環(huán)水 綠色清洗預(yù)膜技術(shù)

技術(shù)背景    

循環(huán)水系統(tǒng)是煉化裝置的“血液系統(tǒng)”，但水冷器存放腐蝕、清洗預(yù)膜效果差、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)高等問題長期困擾著企業(yè)。傳統(tǒng)清洗預(yù)膜技術(shù)操作耗時(shí)長且步驟煩瑣。

攻關(guān)歷程

北化院科研團(tuán)隊(duì)遵循“問題導(dǎo)向-機(jī)理突破-工藝創(chuàng)新-標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)”的閉環(huán)研發(fā)邏輯，從三個(gè)維度突破技術(shù)壁壘。

在材料創(chuàng)新方面，科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)快速預(yù)膜劑解決水冷器存放腐蝕難題，填補(bǔ)國內(nèi)檢修后快速預(yù)膜技術(shù)空白。在工藝升級方面，科研團(tuán)隊(duì)優(yōu)化不停車清洗技術(shù)，編制覆蓋設(shè)備全生命周期的防腐蝕技術(shù)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)從“被動(dòng)維修”到“主動(dòng)防護(hù)”的轉(zhuǎn)變。在標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)方面，科研團(tuán)隊(duì)將綠色清洗預(yù)膜技術(shù)寫入中國石化企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)升級。

2023年，循環(huán)水綠色清洗預(yù)膜技術(shù)通過中國石化科技部鑒定，達(dá)到國際先進(jìn)水平。2024年，該技術(shù)獲中國石化科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。目前，該技術(shù)已納入《中國石化循環(huán)水處理效果監(jiān)控方法》標(biāo)準(zhǔn)體系，下一步將推動(dòng)快速預(yù)膜技術(shù)全面標(biāo)準(zhǔn)化。其推廣預(yù)計(jì)每年可為石化行業(yè)節(jié)約運(yùn)維成本超億元、減少磷排放數(shù)噸。

應(yīng)用效果

燕山石化：在大檢修中綜合節(jié)省開支逾千萬元

針對大檢修中循環(huán)水系統(tǒng)水冷器易腐蝕、易產(chǎn)生高含磷廢水的問題，燕山石化采用北化院自主研發(fā)的循環(huán)水綠色清洗預(yù)膜技術(shù)，有效減緩了循環(huán)水系統(tǒng)初期腐蝕，延長了設(shè)備壽命，滿足了生產(chǎn)及環(huán)保要求。2005年至今，該技術(shù)累計(jì)在大檢修中應(yīng)用4次，減少含磷污水48萬立方米，節(jié)約新鮮水48萬立方米，綜合節(jié)省開支1056萬元。

2024年，燕山石化先后獲得北京市重點(diǎn)用水企業(yè)節(jié)水標(biāo)桿、北京市重點(diǎn)用水企業(yè)水效領(lǐng)跑者稱號，水資源重復(fù)利用率在行業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新“知水、治水、智水”

問：我國石化企業(yè)在污水處理與節(jié)水減排方面面臨哪些挑戰(zhàn)？

秦 冰：一是標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)與達(dá)標(biāo)壓力。隨著長江、黃河大保護(hù)戰(zhàn)略的深入實(shí)施及工信部《工業(yè)水效提升行動(dòng)計(jì)劃》等節(jié)水減污政策密集出臺，石化行業(yè)節(jié)水減排及污水排放的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不斷升級，如北京、天津、江蘇等地的地方排放標(biāo)準(zhǔn)已執(zhí)行準(zhǔn)IV類地表水濃度限值，所屬地區(qū)的中國石化企業(yè)需執(zhí)行COD30毫克/升、總氮15毫克/升的地方標(biāo)準(zhǔn)，部分排放標(biāo)準(zhǔn)中增加了全鹽量、硫酸鹽、氯化物、生物毒性等管控指標(biāo)，對企業(yè)依法合規(guī)排放提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

二是直接及間接經(jīng)濟(jì)成本壓力。我國水資源的天然分布稟賦導(dǎo)致區(qū)域水資源矛盾較為突出，華北、西北等內(nèi)陸地區(qū)的石化企業(yè)面臨較高的用水成本和嚴(yán)格的用水配額。污水處理作為用能大戶，能耗約占水系統(tǒng)總能耗的15%~25%，也為企業(yè)帶來了較高的碳排放成本。環(huán)保稅（如COD當(dāng)量稅1.4~14元/污染當(dāng)量）與碳排放交易配額疊加，大型石化企業(yè)年環(huán)保成本高達(dá)數(shù)億元。

三是污水的復(fù)雜性與處理難度。石化行業(yè)廢水中往往含高濃度COD、氨氮、重金屬（如鉻、鉛）、油類及高鹽分，特別是含有大量的以烴類及其衍生物為主要成分的有機(jī)污染物，這些污染物常會(huì)對生化處理單元等廢水處理的重要環(huán)節(jié)產(chǎn)生抑制作用，傳統(tǒng)的污水處理方法往往收效甚微。同時(shí)，石油化工生產(chǎn)涉及數(shù)千種原料、產(chǎn)品及中間產(chǎn)品，導(dǎo)致水中污染物的種類、數(shù)量時(shí)常發(fā)生巨大變化。加之石化行業(yè)普遍生產(chǎn)工藝復(fù)雜，有些工藝過程的廢水是連續(xù)排放，有些則是間歇排放，再加上裝置開工、檢修造成的影響，使得石化廢水水量經(jīng)常在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生巨大的波動(dòng)，傳統(tǒng)技術(shù)手段難以應(yīng)對。

問：對中國石化來說，先進(jìn)水務(wù)技術(shù)的戰(zhàn)略及現(xiàn)實(shí)意義是什么？

酈和生：中國石化作為中央企業(yè)，大力推進(jìn)先進(jìn)水處理技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)石油化工水處理“綠色低碳、智能管控”，將污水治理轉(zhuǎn)變?yōu)樗鷳B(tài)保護(hù)、水環(huán)境治理和水資源利用，是履行好政治責(zé)任與社會(huì)責(zé)任的應(yīng)有之義，也是貫徹落實(shí)國家“十四五”規(guī)劃中關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)及國務(wù)院國資委中央企業(yè)能源節(jié)約與生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作要求、踐行綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略、推動(dòng)綠色企業(yè)創(chuàng)建的必由之路。

對企業(yè)而言，低碳高效先進(jìn)水處理技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的高效利用、降低碳排放，推動(dòng)石油化工污水處理廠向未來水廠模式轉(zhuǎn)型，為企業(yè)贏得生存空間、發(fā)展空間，助力行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，滿足人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量、更有效率、更可持續(xù)、更為安全的發(fā)展。

問：中國石化如何以科技創(chuàng)新做好“水文章”？

秦 冰：首先是搭建創(chuàng)新平臺，匯集全產(chǎn)業(yè)鏈力量。早在1989年，石科院就成立石油化工水處理技術(shù)服務(wù)中心，在水處理領(lǐng)域形成了較完善的科技創(chuàng)新及推廣應(yīng)用體系。2024年，集團(tuán)公司化工事業(yè)部基于對未來水務(wù)工作的發(fā)展布局，成立以石科院為牽頭單位的“中石化水質(zhì)技術(shù)服務(wù)中心”，旨在工藝研發(fā)、專業(yè)服務(wù)、技術(shù)交流等領(lǐng)域發(fā)揮智庫作用。

其次是開展技術(shù)攻關(guān)。中國石化以“環(huán)保先于一切、高于一切、重于一切”為核心理念，在集團(tuán)公司科技部的統(tǒng)籌布局下，圍繞“水資源高效利用-污染精準(zhǔn)防控-價(jià)值再生”閉環(huán)，構(gòu)建系統(tǒng)性管理框架，開展分級管控與全流程優(yōu)化。通過工藝節(jié)水改造、“廢水分類-梯級處理-定向回用”分質(zhì)處理體系、除硬脫鹽近零排放等技術(shù)實(shí)現(xiàn)污水廢水源頭減量，降低新鮮水耗；以影響外排水質(zhì)提升的關(guān)鍵單元（生化、高級氧化）為切入點(diǎn)，通過裝置化、低碳化污水處理技術(shù)升級，保證外排污水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。推進(jìn)智能協(xié)同與低碳運(yùn)行，基于預(yù)測模型的構(gòu)建和大數(shù)據(jù)分析，協(xié)助企業(yè)預(yù)警水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理的決策智能化。推動(dòng)水務(wù)管理從“成本消耗”向“資源增值”轉(zhuǎn)型，通過技術(shù)融合與智能決策，助力企業(yè)水效領(lǐng)跑。

問：未來中國石化將在哪些方面發(fā)力，培育壯大水務(wù)領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力？

秦 冰：一是科技創(chuàng)新領(lǐng)航綠色智能升級。在集團(tuán)公司科技部、事業(yè)部等部門的統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo)下，依托中石化水質(zhì)技術(shù)服務(wù)中心等創(chuàng)新平臺，構(gòu)建自主可控的綠色水處理材料研發(fā)體系，研發(fā)高效低耗的污水處理工藝、基于AI算法的廢水處理動(dòng)態(tài)優(yōu)化系統(tǒng)等綠色技術(shù)及智能水質(zhì)監(jiān)測傳感器等綠色產(chǎn)品，搭建智慧水務(wù)“感知-決策-控制”一體化平臺，持續(xù)布局環(huán)境智能感知、數(shù)字孿生等高端智能水處理裝備，實(shí)現(xiàn)水系統(tǒng)全生命周期精準(zhǔn)管控。

二是技術(shù)服務(wù)賦能企業(yè)提質(zhì)增效。為石化企業(yè)提供個(gè)性化的水質(zhì)集約化管理服務(wù)，及時(shí)診斷和解決企業(yè)水系統(tǒng)的疑難問題，為企業(yè)開展針對性專業(yè)技術(shù)服務(wù)，挖掘節(jié)能節(jié)水、綠色降碳的潛力，推動(dòng)水務(wù)管理從成本中心向價(jià)值中心轉(zhuǎn)型，提升企業(yè)水資源利用水平，最終形成“一企一策”定制化解決方案。

三是人才梯隊(duì)筑基水務(wù)創(chuàng)新發(fā)展。圍繞水務(wù)技術(shù)升級與行業(yè)轉(zhuǎn)型需求，建立行業(yè)專家?guī)?，為水?wù)專業(yè)化管理和發(fā)展決策提供智庫支持。組織召開中國石化水處理技術(shù)研討會(huì)，搭建高層次的“產(chǎn)學(xué)研用”學(xué)術(shù)交流平臺，助力石化企業(yè)水務(wù)人才培養(yǎng)，不斷提升中國石化在水處理行業(yè)的影響力。

酈和生：一是強(qiáng)化污水“分類收集、分質(zhì)處理”，以特征污染物、生物毒性等指標(biāo)為指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)污水分類分質(zhì)精細(xì)化，有針對性地開發(fā)高級氧化、微生物解毒等高效預(yù)處理技術(shù)。

二是提升單元技術(shù)效能、多功能反應(yīng)器開發(fā)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)廢水處理短流程、裝置化，實(shí)現(xiàn)廢水處理占地、投資、運(yùn)行成本、能耗及二次污染的最小化，如北京化工研究院含鹽/高鹽污水短流程處理技術(shù)（4或5個(gè)處理單元）已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，預(yù)計(jì)近3年將實(shí)現(xiàn)裝置化并再減少一個(gè)處理單元，適用于新建水處理系統(tǒng)和現(xiàn)有水處理設(shè)施改造，是當(dāng)前能夠快速實(shí)現(xiàn)低碳高效水處理的最優(yōu)路徑。

三是轉(zhuǎn)變觀念，構(gòu)建綠色低碳高效污水處理體系。將石化水處理的目標(biāo)由“去除”轉(zhuǎn)為“回收”，以“再生水資源+營養(yǎng)物+能源回收”為理念，以“源頭減量、過程回用、資源循環(huán)、能源回收”為原則，支持包括節(jié)能技術(shù)、資源能源高效循環(huán)利用技術(shù)等一系列低碳高效技術(shù)的開發(fā)與落實(shí)，從污染物中獲得能源、資源，實(shí)現(xiàn)石化行業(yè)水處理的低碳高效綠色發(fā)展。

四是以“產(chǎn)學(xué)研用”模式加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，形成以石化企業(yè)為主體，集聚多領(lǐng)域、多專業(yè)領(lǐng)軍人才，支持技術(shù)合作開發(fā)、開展示范項(xiàng)目，集中攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，為構(gòu)建裝置化、能源化、循環(huán)化、數(shù)智化污水廠提供有力技術(shù)支撐。

五是建設(shè)數(shù)字和智能管控體系，改進(jìn)傳統(tǒng)的污水處理模式，引入“智慧”理念和AI技術(shù)，用智能先進(jìn)的手段“知水、治水、智水”，逐步實(shí)現(xiàn)全面智慧管理，形成更完善的環(huán)保智能管控平臺。