低碳約束下的煉化污水治理對策-大連院-郭宏山.pdf

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1、低碳約束下的煉化污水治理對策中國石化大連石油化工研究院SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals 中石化（大連）石油化工研究院有限公司Contents目 錄一、研究背景二、主要對策三、建議與展望3中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.有機物30%左右轉化成CO2，70%轉移到污泥中最終填埋或焚燒成CO2氨氮利用硝化反硝化工藝，通過投加有機碳

2、源轉化成氮氣總磷轉移至固廢中拋棄p 運行現狀：能耗高、藥耗高、無資源能源回收p 以高碳排換來的高水質，據統計，全球污水處理行業碳排放大約占總碳排的2%左右。傳統污水處理模式研究背景n 傳統污水處理理念4中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.世界水協會（IWA）提出到2030年污水處理廠的發展目標：1）再生水廠（water factory）2）能源廠（energy factory）3）肥料廠（nutrient factory）中

3、國污水處理概念廠：水質永續、能量自給、資源循環、環境友好。低碳約束下，未來污水處理廠的建設進程被進一步加快（到2025年，建成100座能源資源高效循環利用的污水處理綠色低碳標桿廠）“垃圾是放錯位置的資源！”研究背景5中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.該廠以主流傳統工藝（AB法）與側流現代工藝（厭氧氨氧化）相結合方式實現剩余污泥產量最大化，通過厭氧消化產甲烷并熱電聯產實現了108%的能源自給率，實現能源中和目標。n 奧地利S

4、trass污水廠研究背景6中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.概念廠的整體建設包含污水處理(處理量20000噸/日)、污泥與有機質處理中心(處理量100噸/日)、科學管理中心(5234m2)、實驗線中試區等內容。n 宜興污水處理概念廠污水處理低碳化能量自給 通過有機質協同處理中心污水處理環節中產生的污泥以及餐廚垃圾、秸稈及藍藻等，生成沼氣進行發電，每天可生產1.8萬度電實現滿負荷狀態下100%能源自給；污水處理生態化資源循環

5、 沼氣進行發電，沼液回收處理不產生二次污染，沼渣進行好氧堆肥處理，直接作為試驗農田植被的種植用土，降低污泥處理成本。研究背景7中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.煉化污水處理向低碳、資源化轉型將面臨更多的技術瓶頸研究背景n 發展趨勢市政污水煉化污水未來水廠低濃度有機廢水厭氧效率低自養脫氮技術不穩定剩余污泥、有機質少厭氧產甲烷量少低溫、低濃度氨氮生物量低、傳質差特征污染物 微生物毒性高鹽難生物降解物 生化效率低水質水量大幅度波

6、動 污水場沖擊Contents目 錄一、研究背景二、主要對策三、建議與展望9中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略一：污染物源頭控制與資源化n 重點關注的煉化污水及特征污染物 含硫污水：硫化物、氨、焦粉、有機胺 電脫鹽污水：乳化油、環烷酸；石油類沖擊 堿渣污水：硫化物、揮發酚；高鹽、高濃度有機物、生物毒性 環氧丙烷廢水：羥基酸、羧基酸、芳香胺；高鹽、高濃度有機物、總磷、有機氮、難生物降解 丙烯酸及酯廢水：苯甲酸、環狀和苯環

7、狀醛酮酯、總酚、有機胺；急性和強生物毒性，難生物降解 丁二醇廢水：單環烷酸、呋喃、醛酮類；難生物降解、甲醛影響 丁辛醇廢堿液：丁醇、丁醛、辛醇、辛烯醛、廢堿液；高鹽、難生物降解 硝基苯胺廢水：硝基苯胺、氯代硝基苯胺、二氯苯、丙酮；大分子極性有機物、苯胺類、難生物降解 丁苯橡膠廢水：苯乙烯、甲苯、乙苯、苯甲醛；芳香類有機物、有機氮、生物急性毒性 聚醚多元醇廢水：苯酚、水合肼、有機胺；高濃度苯酚、有機氮、強生物毒性 己內酰胺廢水：酰胺類；高濃度、有機胺、難生物降解 腈綸污水：低聚物；難生物降解 苯酚丙酮廢水：揮發酚、丙酮；高濃度、生物毒性10中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限

8、公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略一：污染物源頭控制與資源化n 推薦采用的源頭控制與資源化技術廢水類型處理技術預計效果1高濃度乳化廢水旋流、聚結除油預處理回收原油，出水油100 mg/L2含硫污水水蒸氣汽提凈化水回用，硫化物20 mg/L3醇/醚/酯高濃度有機廢水精餾有機物回收及源頭減量70%4含酚廢水液膜萃取雜酚回收，揮發酚500 mg/L5有機胺廢水高溫水解、氧化有機胺轉化為氮氣或氨6硝基苯類廢水高級氧化，零價鐵還原轉化成可生物降解的苯胺7三苯及芳香類廢水高效吸附或汽提

9、出水苯系物5 mg/L8含氰廢水高溫水解或氧化法破氰氰化物氨化，總氰10 mg/L9有機磷廢水水解、氧化+化學分離轉化成正磷沉淀去除10煉油及乙烯廢堿液濕式氧化、特征微生物硫化物10 mg/L11MTO廢堿液、丙烯腈濃縮液多效蒸發+焚燒有機物濃縮后焚燒包括：高效除油、汽提、精餾、溶劑萃取、氧化、吸附、化學分離、蒸發、廢液焚燒等技術11中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略一：污染物源頭控制與資源化 裝置區除油預處理技術電脫

10、鹽污水進水出水去除率總油，mg/L97335663.4%石油類，mg/L133131.497.6%現場（5t/h）運行效果處理對象：電脫鹽排水、罐區切水、含硫污水、油田采出水等操作條件：常溫常壓、停留時間小于10min特點：無藥、占地小、除油效率高采用旋流、聚結等除油設備，用于電脫鹽排水、罐區切水、含硫污水等裝置區高濃度含油污水預處理，使污油物理分離回收，出水石油類100mg/L，滿足酸性水汽提、污水場等進水指標要求，減緩沖擊12中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and P

11、etrochemicals Co,Ltd.策略一：污染物源頭控制與資源化 高濃度有機廢水精餾回收處理技術通過精餾實現有機物回收利用，大幅降低后續處理負荷和難度?；厥仗幚硇手饕Q于揮發度。有機物類型有機物質有機物類型有機物質1正構烷烴C4-C1011 醚二丙醚、二乙醚、甲基丁醚2環烷烴環戊烷、環己烷12 一元醇乙醇、1-丁醇、1-己醇3直鏈烯烴1-己烯、1-辛烯13 硫醇二硫化碳、乙硫醇、1-丁硫醇4環狀烯烴環戊烯、環己烯14 醛乙醛、2-丙醛、丁醛5二烯烴1，3-丁二烯、1，5-己二烯、乙炔、1-丁炔15 酯醋酸丁酯、環氧乙烯、乙酸乙酯6單環芳烴苯、甲苯、對二甲苯、異丙苯16 酚及衍生物2

12、，4-二甲基苯酚7多環芳烴萘、苊、芴17 胺及胺酰酯乙胺、丁胺8直鏈鹵化烴二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、六氯乙烷18 酮丙酮、甲乙酮、甲基異丁基酮、異佛爾酮9鹵代烯烴氯乙烯、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯化碳19 腈乙烯腈、丙烯腈10 多氯聯苯2-氯聯苯、四氯聯苯20 硝基化合物硝基乙烷、硝基苯13中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略一：污染物源頭控制與資源化 濕式氧化（WAO）處理技術與資源化拓展p處理對象：煉油廢堿液、乙烯

13、廢堿液、烷烴脫氫廢堿液p工藝條件：150-190、1.5-3.0MPap技術特點：高效脫硫（S2-1.0mg/L）、全混流反應器、尾氣凈化p處理規模:0.5-5t/hp業 績：工業化裝置35套p處理對象：高濃度有機廢水（煉油廢堿液、丙烯腈廢水、苯酚丙酮廢水）p工藝條件：270、9.0MPap技術特點：高效脫除有機物（COD去除率85%）、回收反應熱p處理規模:0.5-2t/h 緩和濕式氧化技術高溫高壓濕式氧化技術p處理對象：乙烯廢堿液p工藝條件：190、3.0MPap技術特點：裝置大型化、高效脫硫（S2-1.0mg/L）、一體化集成換熱p處理規模:10-25t/hp業 績：工業化裝置2套百萬噸

14、級乙烯配套含硫廢堿液濕式氧化處理技術 已在煉油、乙烯堿渣處理領域應用數十套。2020年，在鎮海煉化首次實現大型化。下一步研究重點將圍繞化工高濃廢水處理；有機物到乙酸產物的選擇性催化；氧化反應熱的能量回收及發生蒸汽。u 煉油廢堿液濕式氧化裝置u 丙烷脫氫廢堿液濕式氧化裝置u鎮海煉化百萬噸級乙烯配套廢堿液WAO裝置14中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略二：污水場分質處理與污水資源化n 污水精準分類及分質處理依據TDS含量兼

15、顧有機污染物濃度將污水劃分為：含油污水、含鹽污水、高含鹽廢水三個系列 含油污水：含油污水、汽提凈化水、初期雨水、生活污水等；處理后回用做循環水補水 含鹽污水：電脫鹽污水、含鹽化工污水、罐區切水、清凈廢水等；經雙膜系統處理后回用高含鹽廢水：含鹽系列RO濃水、廢堿液、煙氣脫硫廢水、丙烯腈濃縮液、苯酚丙酮；達標排放或零排放15中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略二：污水場分質處理與污水資源化n 污水高比例回用與近零排放煉化污水

16、構成及回用比例含油污水占比50%，回用100%含鹽污水占比45%，回用70%高鹽廢水占比5%煉化污水回用80%以上循環水補水50%準化學水30%以上微絮凝+過濾含油外排污水循環水補水殺菌過濾含鹽外排污水準化學水UFRO氧化+生物脫氮+深度氧化適度預處理高鹽廢水達標排放清凈污水生化+過濾脫鹽零排放16中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略二：污水場分質處理與污水資源化 催化裂化再生煙氣脫硫脫硝廢水零排放技術催化裂化煙氣脫硫廢

17、水零排n 基于電驅動膜（ED）技術開發了成套工藝，具有低運行成本、高在線率的技術優勢。17中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略二：污水場分質處理與污水資源化 乙烯廢堿液零排放p廢堿液鹽量占到乙烯污水系統總鹽量的一半。p乙烯高鹽廢水冷凍結晶與資源化技術解決南港乙烯外排水限鹽（80%，品質滿足T/CCT 001-2019中A類一等品指標。18中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dal

18、ian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略三：能量自給型概念水廠n 未來石化污水處理場設想高濃度污水預處理污水處理場目標：污水處理場能量自給碳減排70%污水、污染物資源化無異味智能化工廠技術路徑：低濃度有機物強化微生物厭氧發酵技術厭氧氨氧化及高效低氧曝氣技術剩余活性污泥資源化利用技術裝置化、智慧化脫毒+厭氧發酵沼氣高溫濕式氧化優勢碳源 能量回收+發生蒸汽 沼氣 除油厭氧發酵低氧曝氣/厭氧氨氧化污水高品質回用 生化污泥厭氧發酵產沼氣 生物炭顆粒自用19中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公

19、司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略三：能量自給型概念水廠 短程硝化-反硝化脫氮技術（快速推進）以選育Autotrophic菌、Heterotrophic菌為核心，通過對溫度、pH值和溶解氧等工藝條件調整控制，實現低能耗脫氮減碳。經粗略核算該技術與常規A/O工藝相比，電耗可減少50%（脫除1千克總氮電耗約2-3千瓦時）、剩余活性污泥排放量可減少50%，同時可直接減少CO2排放量40%（0.355千克/千克氮）。20中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SI

20、NOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略三：能量自給型概念水廠 短程硝化-厭氧氨氧化脫氮技術（快速推進）以選育Autotrophic菌、工藝條件優化和適合的厭氧環境，使高濃度氨氮直接轉化成氮氣，實現更大程度地低能耗脫氮減碳。經粗略核算該技術與常規A/O工藝相比，電耗可減少75%以上（脫除1千克總氮電耗約1-2千瓦時）、剩余活性污泥排放量可減少80%以上，同時可直接減少CO2排放量近100%（0.887千克/千克氮）。21中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINO

21、PEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.策略三：能量自給型概念水廠 開發低濃度有機廢水高效厭氧甲烷化技術以石油化工污水場進水為對象，實現中低濃度有機物（COD1000mg/L）的厭氧產甲烷利用。直接低濃度厭氧工藝：篩選培育高效厭氧發酵菌、研制高吸附性能的載體填料，形成固定化厭氧微生物，開發高效厭氧床反應器。預濃縮-厭氧工藝：抗污染、可濃縮有機物的膜材料；易解吸的吸附材料等未來煉化污水處理場將實現：高效、低碳、短流程、裝置化、智能化；資源化+能量自給Contents目 錄一、研究背景二、主要策略研究

22、三、建議與展望23中 石 化（大 連）石 油 化 工 研 究 院 有 限 公 司SINOPEC Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co,Ltd.隨著雙碳目標的提出，污水處理將由水污染控制轉向水生態、水環境和水資源；傳統水污染控制技術將逐步轉向低能耗的高效技術，污染物處理將逐步轉向以廢制廢、以廢制物、以廢制熱，實現水、污染物、污鹽的資源化。建議與展望u 綠色可持續的環境工程技術。將降碳融入污染物處理過程，體現物質可循環、能量可利用、處理效率高；污水電化學、自養反硝化、污染物協同處理技術將得到同步發展。u 污水處理廠能量自給技術。煉化有機廢水、廢液等資源化，低濃度污水的厭氧發酵、厭氧氨氧化和短程反硝化技術將得到快速發展；以污染物轉化沼氣發電制熱等將實現污水處理廠能量自給。謝謝！郭宏山:18641309858;0411-