节水减排、清洁生产

1节水减排、清洁生产——泄漏循环水系统的零排放严维山凌宁王馨宋爽英金陵石化股份公司摘要：运用一种新型的水处理清洁生产技术——生物活性水处理技术，探讨在泄漏油品的循环水系统中不排污、不置换，装置检修后亦无需化学清洗、大量排水置换，使循环水基本达到零排污的可行性，寻求切实可行的节水减排清洁生产新技术。该技术以生物酶净化理论为核心，强调在污染的循环水自身体系中降解油品、最大限度的减少排污；通过生物净化技术使受油品污染的水变成正常水系，实现污染水源的再利用。应用该技术，在有效保证水处理效果的同时，基本上不产生废弃物，解决了节水减排、保护环境与水处理效果之间的矛盾，有利于促进经济、社会和环境效益的协调发展。关键词：清洁生产、节水、减排、零排污、生物酶、泄漏、循环水1概述面对环境污染日趋严重、资源日趋短缺的局面，工业发达国家在对其经济发展过程进行反思的基础上，认识到不改变长期沿用的大量消耗资源和能源来推动经济增长的传统模式，单靠一些补救的环境保护措施，是不能从根本上解决环境问题的。美国国会1990年通过了《污染预防法》，把污染预防作为美国的国家政策，取代了长期采用的末端处理的污染控制政策。联合国环境规划署极为重视发达国家这一工业污染防治战略的转移，决定在世界范围内推行清洁生产。1989年联合国环境署制定了《清洁生产计划》。1992年召开的联合国环发大会上，通过了《21世纪议程》，号召提高能效，开展清洁技术，推动实现工业可持续发展。1998年联合国环境规划署召开了第5届国际清洁生产高级会议，并通过了《国际清洁生产宣言》。联合国环境规划署和工业发展组织的一系列活动，有力地在全世界范围内推行清洁生产，对我国推行清洁生产也起到极大的促进作用。1993年召开的第二次全国工业污染防治会议，提出了清洁生产的重要意义和作用，明确了清洁生产在我国工业污染防治中的地位。1997年国家环保总局制定并发布了《关于推行清洁生产的若干意见》。2002年通过《中华人民共和国清洁生产促进法》，全面推行清洁生产，实现经济发展与环境保护“双赢”目标。2清洁生产是一种全新的发展战略，它是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。它借助于各种相关理论和技术，在产品的整个生命周期的各个环节采取“预防”措施，从而实现最小的环境影响、最少的资源、能源使用，最佳的管理模式以及最优化的经济增长水平。更重要的是，环境作为经济的载体，良好的环境可更好地支撑经济的发展，并为社会经济活动提供所必须的资源和能源，从而实现经济的可持续发展。清洁生产一经提出后，在世界范围内得到许多国家和组织的积极推进和实践，其最大的生命力在于可取得环境效益和经济效益的“双赢”，是实现经济与环境协调发展的唯一途径。2石化企业水处理清洁生产新技术随着世界人口的迅猛增加和工业的高速发展，水资源短缺日益加剧，虽然全球水总储量为13.86×108km3，但实际可供人类生活和生产取用的淡水储量仅占水总储量的0.014%，水已成为全世界最紧迫的自然资源问题。而另一方面，水污染日趋严重，全世界每年排放的工业废水约使可供人类使用总量1/3的淡水资源受到污染。作为我国支柱产业的石化企业，节水减排、推进清洁生产的潜力尚大有可挖，国内吨油加工平均消耗水量是国外先进水平的5倍，吨油加工平均污水排放量是国外先进水平的12倍。造成这一差距的原因，除了管理水平、工艺路线、设备等诸多因素之外，作为石化企业用水大户的循环水场，水处理技术水平普遍不高也是一大因素。尤其当循环水遇到换热器泄漏，水场需大量排放污水，并补充等量新鲜水，这样不仅浪费水资源、污染环境，而且影响了企业经济效益的提高。工业企业采用清洁生产技术，走节水型发展道路是实现可持续发展的必然趋势，而清洁生产以及“污染预防”等预防性战略是比以末端治理为主的环境战略更佳的选择。因此，在石化企业现有水资源的基础上合理用水，加强管理，提高3水资源利用率，开发应用更清洁的水处理技术，在源头上削减污染物排放，是实现环境、资源的保护和有效管理的重要途径。在多年的实践研究中，针对常规水处理技术面对泄漏循环水系统只能大排大补的弊端，我们认为在泄漏循环水系统中能做到不排污、不置换、在循环水自身体系中降解油品的运行技术，才是真正切实可行的水处理清洁生产新技术。近五年来，我们在金陵石化炼油厂3#、4#两套循环水系统中成功地应用了江苏某研究所的生物活性净化水处理技术，应用结果证明了该技术是水处理方面一项崭新的清洁生产技术，补水量大量减少与污水零排放的基本实现，达到了清洁生产所要求的“最小的环境影响、最少的资源利用”这一目的。该项水处理清洁生产新技术无论在物料泄漏，还是在装置检修水质波动期间，都将循环水的处理看成一个完整、连续的工艺过程，它与常规水处理技术最大的不同是：该技术采用生物净化和生物控制理论，可使循环水场即使在遭受大量泄漏油品的冲击下也无需排污、置换，在装置检修后亦无需对循环水场进行清洗预膜、排污换水，而是依靠生物酶类净化剂高效的催化分解作用，在循环水自身体系中降解油品，从而达到清污除油、缓蚀阻垢、保护设备的功效。该技术的应用，在节约水资源的同时，又减少了高含油污水的排放量，减轻了污水处理场的污水净化负荷，保护了环境。在当前水资源日益短缺，环境恶化，尤其是炼化企业难保不泄漏的背景下，应用该项技术，可取得环境效益和经济效益的“双赢”，实现经济、社会和环境效益的协调发展，提高企业的市场竞争力。3循环水泄漏系统两种水处理技术的对比3.1常规水处理技术的应用缺点国内炼油厂由于装置老化、检修质量、密封技术、操作波动等原因，物料泄漏在所难免。常规水处理技术一旦面临油品泄漏，除了大量排水置换外，并无切实有效的应对方法。此时相关部门如果迅速组织查漏，查出漏点，关闭泄漏换热器，循环水场通过大量排污，及时置换新鲜水，可较迅速地恢复到正常运行状态。如果泄漏严重4或一时无法切断，尤其是大量泄漏重油，油品粘附在系统管壁上，无法通过置换带出系统，水场还需进行大剂量冲击性清洗、杀菌剥离操作，通过降低pH值化学酸洗、高磷水稳剂预膜以及大量排污置换这类常规处理工艺，才能使受污染的水体恢复正常。在这一过程中，药剂耗费大，补水量极大，而且大量污水的排放又增加了下游污水处理场的运行负荷。现在随着人们对环境保护意识的逐渐增强，排污控制日趋严格，排污量受到环保限制，不象以往可以随时大排大补，受泄漏物污染的循环水场已非想排多少就给排多少，因此水场只有通过长期运行（通常1个月，有时长达2个多月），才能将残存的泄漏物慢慢排掉，系统方步入常规运行，即“以时间换效果”。而在系统恢复期，水冷器的腐蚀与结垢则得不到应有的保护。如果泄漏持续不断发生，系统只能靠不断地排放受污染的循环水，置换补充大量的新鲜水来勉强维持运行，如此操作，水耗、药耗、排污量都相当大，对水资源的节约与环境的保护相当不利，完全不符合清洁生产要求。但如果考虑到节水减排，水场则无法及时大量置换，泄漏物越积越多，此时常规水处理技术已一筹莫展，水质极度恶化，菌藻粘泥失控，系统腐蚀与结垢严重。炼厂3#循环水场正是处于该背景下开始应用了生物活性水处理技术，试图通过该项清洁生产新技术的应用，解决节水减排、保护环境与水处理效果之间的矛盾，能让循环水系统在泄漏背景下，不排污、不换水、全封闭运行，同时保证良好的水质稳定效果。3.2水处理清洁生产新技术的净化机理与特点生物活性水处理技术除油净化机理的核心，是在循环水处理的常规概念中引入生物净化概念，使受油品污染的水通过生物净化技术变成正常水系来进行处理。生物净化有细菌群净化和酶净化两种。细菌群净化一般有①优势菌种接种法获得生物菌群；②自驯化菌群法获得适应菌群；③使用孢子粉保持优势菌群，这些都是以生物群体工作为主体，受水体的污染物品种、浓度、温度、甚至水体中C、N、P等营养构成影响，运行的稳定性较差。而酶水解净化是使污染物在相应酶的催化分解下得到降解，这种净化方法只受酶的选择特性影响，当酶选择性正确后，整个降解过程十分完全、彻底、效果明显。因此生物活性水处理技术体系5中就是采用生物酶类净化剂在循环水水体封闭状态运行，降解泄漏物料，使循环水系统在物料泄漏背景下不清洗、不置换、不排水，平稳运行。当选择了确切的酶类净化剂进入循环水体后，并不会因为未泄漏而失去活性，只是处于界备状态，此时的水面水色均不会有异常。当有油品泄漏进入水体后，酶会与油份捕捉性结合，水体出现激活状，有泡沫产生。酶与油结合的同时，水解作用会同时发生于油团油滴的表面，症状显示为油团表面粘性下降，逐层剥离减小，最终被分解完毕。届时油沫中呈现无粘性的渣状物，水体中生物絮状体增多，旁滤池工作负荷增加。酶在完成了先期捕捉到的油脂分解任务后，自身仍然完好，可继续作用、连续工作，这也是高价值的酶制剂在循环水大水体中微量使用的一个先决条件，使得昂贵的酶制剂经济有效地被应用。3.3水处理清洁生产新技术与常规水处理技术的差异采用生物活性水处理技术，处理工艺及运行管理与常规水处理技术相比，发生了多方面的变化。3.3.1长期不排污、不置换，补水量减少并趋于稳定，排污量几乎为零，水位波动小，操作控制工作量减少，系统运行平稳，运行费用减少，环保负担降低。3.3.2对旁滤池的运行与反冲洗要求稍高，但反冲时间延长，且不用蒸汽，水耗、能耗下降。3.3.3取消常规水处理技术中的清洗预膜工艺，即取消大剂量化学药剂清洗、高浓度药剂预膜、冲击性杀菌操作等工艺，大大降低药耗，运行成本大幅降低；同时减少了大量含腐蚀性化学药剂、毒性杀菌剂以及高磷酸盐污水的排放，保护了环境与水域。3.3.4系统在遭遇泄漏时耐冲击能力加强，泄漏后不用置换、排污和清洗，极大地削减了污染物的排放，提高了生产安全系数，大大地改善了泄漏后的操作难度与劳动强度，确保水处理效果，明显地节约运行费用。4泄漏系统水处理清洁生产新技术节水减排实例4.1泄漏系统不停车与不置换清洗处理6在该水处理技术进行不停车清洗运行前，3#循环水系统装置物料泄漏不断，浊度最高升至60mg/L，铁离子浓度则为2.65mg/L，表明系统腐蚀严重。当时的3#循环水，集水池水面被一层厚厚的、棕黄色、粘稠状蜡黄油所覆盖，已看不清循环水的原来模样，集水池壁可明显看到大量长长的絮状漂浮物，粘泥含量大多数时间在50～100ml/M3之间，有时甚至高达200ml/M3左右，循环水系统基本处于非正常运行状态。水场也曾通过大量排水、溢流，力图将受污染的循环水置换掉，但由于长期泄漏，短时间置换无济于事，而长时间、频繁排水置换，水场水耗、药耗负担太重，且大量污水的排放对环保工作带来很大压力。为了在节水减排的同时，根本性地解决循环水水质恶化问题，我们应用了生物活性水处理技术。循环水场在不排污、不置换的条件下，仅靠自身生物酶制剂的降解作用使系统平稳达到除油净化、清污除粘泥的目的，水场水色呈现很久未见的清亮颜色，水质恢复到清循环运行状态。运行结束后停下旁滤池检验，挖出的滤料很干净，显露出石英砂的本色，砂粒间不含污油污泥，无异味，这在以往从未有过；而同时清出的补充水的无阀滤池的滤料却很脏，虽然无阀滤池只过滤3#循环水补充用的江水，但滤料呈黄泥浆色，和淤泥夹在一起，有异味。同样用砂作为滤层却流泾状态不一样，因此可以判断，循环水的主管网中也应基本清洁。生物活性水处理技术在3#循环水系统的清洗运行，彻底扭转了水场长期因装置泄漏而遭成的水质恶化的被动局面，最重要的是，我们在稳定水质的同时，探索到一条节约水资源、降低排污的新思路，为环保工作寻找到一项水处理方面的清洁生产新技术。4.2渣油泄漏系统不排污处理2000年6月12日，适逢总公司设备大检查前夕，突然发生严重的渣油泄漏事件，3#循环水场集水池表面漂浮一层5~20厘米厚黑色渣油，水体墨黑色，浊度达45mg/l，含油量38.6mg/l。过去系统遭遇这样的泄漏，则需两三个月大量排水、大量补水的连续置换才能回复正常