石油化工廢水處理技術(shù)的研究與實踐

＊王 磊

（中海瀝青股份有限公司 山東 256600）

石油化工工業(yè)在現(xiàn)代社會中扮演著至關(guān)重要的角色，然而，其龐大的生產(chǎn)量也導(dǎo)致了大量廢水的產(chǎn)生，其中含有各種有機(jī)物、重金屬及其他有害物質(zhì)，這些廢水對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。近年來，隨著環(huán)境保護(hù)意識的提高和環(huán)境法規(guī)的日益嚴(yán)格，石油化工廢水處理技術(shù)的研究和實踐變得尤為重要。石油化工廢水的處理涉及到復(fù)雜的化學(xué)、生物和物理過程，其特點包括廢水組分的復(fù)雜多樣性、污染物濃度高、對生態(tài)環(huán)境的危害性大等。在此背景下，本研究的意義在于提供更有效的廢水處理技術(shù)，以減少對周圍水體和土壤的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，同時符合相關(guān)環(huán)境保護(hù)法規(guī)的要求。通過在研究中結(jié)合實踐和理論，以期促進(jìn)石油化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，推動綠色環(huán)保生產(chǎn)理念的實施，為保護(hù)人類和地球的健康作出積極貢獻(xiàn)。

1.石油化工廢水概述

(1)定義

石油化工廢水是指在石油化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，通常包含了各種有機(jī)化合物、無機(jī)鹽類、重金屬離子、懸浮物、溶解氣體及其他化學(xué)物質(zhì)。這些廢水的成分復(fù)雜多樣，可能來源于原油提煉、石油加工、煉油、裂化、合成氨、合成甲醇、合成乙烯等過程。這些生產(chǎn)過程涉及許多化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致廢水中含有各種有害物質(zhì)，如苯系物、多環(huán)芳烴、氰化物、重金屬離子（如鉛、汞、鎘、鉻等）、揮發(fā)性有機(jī)物等。

(2)特點

①復(fù)雜的成分。石油化工廢水是一種復(fù)雜的廢水，其成分包括各種有機(jī)物、無機(jī)物和重金屬等污染物質(zhì)。有機(jī)物方面，廢水中存在著石油烴類、苯、酚類、醇類等多種有機(jī)化合物，這些有機(jī)物通常具有毒性和難降解性的特點，使其對水體和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。無機(jī)物方面，廢水中存在酸性物質(zhì)、堿性物質(zhì)、鹽類等無機(jī)物質(zhì)。高濃度排放的無機(jī)物質(zhì)會改變水體的酸堿平衡和鹽度，對水生生物和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，廢水中還含有多種重金屬離子，如鉛、汞、鎘、鉻等，這些重金屬在水體中具有積累性和毒性，對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成潛在威脅。

②高濃度和大量排放。石油化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水通常具有高濃度和大量排放的特點。廢水中污染物的濃度往往較高，需要經(jīng)過有效的處理措施才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，這是因為石油化工生產(chǎn)過程中會使用大量的水并產(chǎn)生廢水。大規(guī)模的生產(chǎn)使得廢水的排放量相對較大，需要采取相應(yīng)的控制和管理措施來減少對水環(huán)境的影響。

③水質(zhì)變化的影響因素。石油化工廢水的排放對水體的水質(zhì)產(chǎn)生著重要的影響，廢水中的有機(jī)物和無機(jī)物會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化和水質(zhì)惡化，破壞水生生物的生存環(huán)境和生態(tài)鏈結(jié)構(gòu)。有機(jī)物的高濃度排放會引起水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，導(dǎo)致水中溶解氧的減少，影響水生生物的呼吸和生存。無機(jī)物的排放會改變水體的酸堿平衡和鹽度，對水生生物的生長和繁殖產(chǎn)生負(fù)面影響，廢水中的重金屬離子也會對水體產(chǎn)生毒性影響，對生態(tài)環(huán)境和人體健康造成潛在威脅。

④難降解性和高處理難度。石油化工廢水中的有機(jī)物大多具有難降解性，這意味著它們不能夠通過常規(guī)的處理方法迅速降解和去除，這是由于廢水中的有機(jī)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，化學(xué)穩(wěn)定性高，不易被自然降解或微生物降解。因此，石油化工廢水的處理相對較為困難，需要采用適當(dāng)?shù)奶幚砑夹g(shù)和工藝進(jìn)行處理。物理處理方法如沉淀、過濾和吸附可以去除廢水中的懸浮物和顆粒物，化學(xué)處理方法則通過加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑，促使有機(jī)物和重金屬發(fā)生沉淀、溶解或氧化反應(yīng)，從而實現(xiàn)其去除和轉(zhuǎn)化。生物處理方法則利用微生物的代謝能力，將有機(jī)物和重金屬轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，實現(xiàn)廢水的生物降解和凈化，常見的生物處理技術(shù)包括活性污泥法、生物膜法和生物濾池法等。

2.石油化工廢水處理技術(shù)的優(yōu)勢

（1）高效去除有害物質(zhì)。石油化工廢水中含有的大量有害物質(zhì)，包括有機(jī)物、重金屬等，對環(huán)境和人體健康造成了嚴(yán)重威脅，為了有效地去除這些有害物質(zhì)，石油化工廢水處理技術(shù)采用了多種物理、化學(xué)和生物等方法。物理方法如吸附法和膜分離法等被廣泛應(yīng)用于去除廢水中的懸浮物和溶解性有機(jī)物。其中，活性炭吸附技術(shù)因其高效的吸附性能而被廣泛應(yīng)用。活性炭能夠吸附廢水中的有機(jī)物質(zhì)，并通過再生利用的方式降低處理成本。化學(xué)方法如化學(xué)沉淀法和氧化還原法等則可以有效去除廢水中的重金屬離子和有毒有害物質(zhì)。通過向廢水中添加特定的化學(xué)試劑，實現(xiàn)對重金屬離子的有效沉淀；同時，通過氧化還原反應(yīng)，可以將廢水中的有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒或低毒性物質(zhì)。生物處理法是利用微生物的降解作用，將廢水中的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為低毒性或無毒性物質(zhì)。例如，活性污泥法和生物膜法等可以有效降解廢水中的有機(jī)物質(zhì)。

（2）節(jié)能降耗。石油化工廢水處理技術(shù)在去除有害物質(zhì)的同時，還注重能源的回收利用，通過采用蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等物理方法，可以將廢水中有價值成分進(jìn)行回收，降低了資源的浪費。同時，廢水處理技術(shù)通過優(yōu)化工藝流程、提高設(shè)備效率等方式，降低了處理過程的能耗，實現(xiàn)了節(jié)能降耗。厭氧生物處理技術(shù)是一種典型的節(jié)能降耗技術(shù)，通過厭氧微生物的作用，將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣，并回收利用作為能源。此外，好氧生物處理技術(shù)也可以通過曝氣裝置提高氧氣的利用率，降低了電能等資源的消耗。

（3）適應(yīng)性強。石油化工廢水的成分復(fù)雜多變，不同類型和濃度的廢水需要采用不同的處理方法，因此，石油化工廢水處理技術(shù)具有較強的適應(yīng)性，可以根據(jù)廢水的具體情況進(jìn)行選擇和調(diào)整。例如，對于高濃度的有機(jī)廢水，可以采用生物處理法進(jìn)行處理；對于含有重金屬離子的廢水，可以采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行處理；對于含有難降解有機(jī)物的廢水，可以采用高級氧化法進(jìn)行處理。此外，廢水處理技術(shù)還可以根據(jù)實際需求進(jìn)行組合和優(yōu)化，例如將化學(xué)沉淀法和生物處理法組合使用，或通過高級氧化法和活性炭吸附組合的方式，實現(xiàn)廢水的高效處理。

（4）操作簡便。例如，吸附法、膜分離法等物理方法的操作過程相對簡單，只需要將吸附劑或膜材料放入廢水中即可。吸附法利用吸附劑的吸附能力將懸浮物和溶解性有機(jī)物吸附在表面，從而實現(xiàn)去除的目的。膜分離法則利用膜的選擇性、透過性，將廢水中的懸浮物和溶解性有機(jī)物分離出去。此外，化學(xué)沉淀法、氧化還原法等化學(xué)方法的操作過程也相對簡單，只需要按照一定的化學(xué)反應(yīng)條件進(jìn)行操作即可。化學(xué)沉淀法通過添加沉淀劑，使重金屬離子與沉淀劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不溶性的沉淀物，從而實現(xiàn)去除的目的。氧化還原法則利用氧化劑將有毒有害物質(zhì)氧化為無害或低毒的物質(zhì)，從而實現(xiàn)去除的目的。綜上所述，石油化工廢水處理技術(shù)的操作過程相對簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備和專業(yè)的技術(shù)人員，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行實施。

（5）經(jīng)濟(jì)效益顯著。雖然石油化工廢水處理技術(shù)的初期投入較大，但由于其可以有效地減少環(huán)境污染，避免因環(huán)保問題引發(fā)的法律風(fēng)險，同時還可以回收利用廢水中有價值的成分，因此，從長遠(yuǎn)來看，其經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。首先，通過蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等物理方法，可以將廢水中有價值的成分進(jìn)行回收。蒸發(fā)濃縮利用熱能將廢水中的水分蒸發(fā)掉，從而得到濃縮液，其中含有較高濃度有價值的成分，結(jié)晶則通過控制溶液的溫度和濃度條件，使有價值成分從溶液中結(jié)晶出來，從而實現(xiàn)回收的目的。其次，通過厭氧消化、好氧氧化等生物方法，可以實現(xiàn)廢水中有機(jī)物的能量回收。厭氧消化利用微生物在無氧條件下分解有機(jī)物產(chǎn)生沼氣的過程，沼氣中富含能量，可以用于發(fā)電或加熱等方面。好氧氧化則利用好氧微生物在有氧條件下分解有機(jī)物產(chǎn)生二氧化碳和水的過程，同時釋放出能量，可以用于發(fā)電或加熱等方面。

3.石油化工廢水處理技術(shù)的應(yīng)用策略

(1)優(yōu)化廢水處理工藝

首先，針對廢水成分復(fù)雜多變的特點，應(yīng)選擇合適的處理方法，例如，對于高濃度的有機(jī)廢水，可以采用水解酸化、厭氧生物等方法進(jìn)行處理；對于含有重金屬離子的廢水，可以采用化學(xué)沉淀、離子交換等方法進(jìn)行處理；對于含有難降解有機(jī)物的廢水，可以采用高級氧化、電化學(xué)等方法進(jìn)行處理。其次，優(yōu)化廢水處理工藝需要重視廢水預(yù)處理和后處理過程。通過預(yù)處理，可以去除廢水中的懸浮物、油脂等雜質(zhì)，提高廢水的可生化性；通過后處理，可以進(jìn)一步去除廢水中的殘余有害物質(zhì)，達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。另外，結(jié)合廢水處理工藝的實際應(yīng)用情況，需要加強水資源的循環(huán)利用。通過蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等物理方法，可以將廢水中的有價值成分進(jìn)行回收，實現(xiàn)資源的再利用；通過厭氧消化、好氧氧化等生物方法，可以實現(xiàn)廢水中有機(jī)物的能量回收，降低能源消耗。

(2)引入先進(jìn)的處理設(shè)備

在廢水處理過程中，引入先進(jìn)的處理設(shè)備是提高處理效果的重要策略。例如，可以采用高效的生物反應(yīng)器，如MBBR（移動床生物反應(yīng)器）和SBR（序批式反應(yīng)器），以提高廢水的降解效率和穩(wěn)定性，這些生物反應(yīng)器具有占地面積小、運行穩(wěn)定、處理效果好等優(yōu)點，能夠滿足不同規(guī)模和類型的廢水處理需求。此外，還可以利用先進(jìn)的膜分離技術(shù)，如反滲透膜和超濾膜，來實現(xiàn)對廢水中微小顆粒和膠體物質(zhì)的有效去除，這些膜分離技術(shù)具有處理精度高、操作簡便、能耗低等優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)對廢水中各種污染物的精確去除。同時，還可以采用自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對廢水處理過程的精確控制和監(jiān)測，提高處理設(shè)備的運行效率和穩(wěn)定性。

(3)實施源頭控制措施

一方面可以通過改進(jìn)生產(chǎn)工藝，減少有害物質(zhì)的產(chǎn)生和排放，可以有效降低廢水的處理難度和成本。例如，采用新的催化劑或反應(yīng)器設(shè)計，可以提高反應(yīng)的效率，減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而減少有害化學(xué)物質(zhì)的生成，此外，還可以引入先進(jìn)的分離技術(shù)，如膜分離、蒸餾等，將有害物質(zhì)與廢水分離開來，避免廢水中有害物質(zhì)的濃度過高。另一方面，加強原料的選擇和管理也是降低廢水污染的重要手段，石油化工企業(yè)應(yīng)該優(yōu)先選擇低污染原料，并建立嚴(yán)格的供應(yīng)商評估體系，確保原料的質(zhì)量符合環(huán)保要求。同時，加強對原材料的儲存和使用過程的管理，防止因操作不當(dāng)導(dǎo)致有害物質(zhì)泄漏或擴(kuò)散。另外，對于已經(jīng)使用的原料，可以考慮回收再利用或進(jìn)行安全處置，以減少對環(huán)境的影響。

(4)加強運營和維護(hù)管理

首先，相關(guān)部門要建立完善的廢水處理工藝的操作規(guī)程，包括各個步驟的具體操作方法和要求，這些規(guī)程應(yīng)該明確詳細(xì)，以確保操作人員能夠正確執(zhí)行廢水處理流程，并最大程度地提高處理效果。其次，還需要制定設(shè)備的維護(hù)計劃，包括定期檢查、清潔和更換附件等維護(hù)工作的時間安排和具體措施，維護(hù)計劃應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的特點和使用情況進(jìn)行調(diào)整，以確保設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)和壽命。再次，還需要建立緊急故障處理預(yù)案，以應(yīng)對突發(fā)的設(shè)備故障或事故，預(yù)案應(yīng)該明確責(zé)任分工、應(yīng)急措施和溝通渠道等內(nèi)容，以確保在發(fā)生故障時能夠及時有效地進(jìn)行應(yīng)對和處理。最后，對定期對廢水處理設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)是必要的，檢查應(yīng)該全面細(xì)致，包括設(shè)備的外觀、電氣連接、機(jī)械部件和自動控制系統(tǒng)等方面，對于發(fā)現(xiàn)的問題，要及時采取相應(yīng)的維修和保養(yǎng)措施，確保設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)和性能穩(wěn)定。

4.結(jié)束語

綜上所述，石油化工廢水處理技術(shù)的研究與實踐對于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。相信通過不斷的努力和創(chuàng)新，能夠找到更加高效、環(huán)保的廢水處理技術(shù)。未來，可以期待更先進(jìn)的膜分離技術(shù)、催化劑和吸附劑的研發(fā)，以及更高效的生物處理方法的應(yīng)用。這些技術(shù)的不斷發(fā)展將為石油化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)，實現(xiàn)資源的合理利用和環(huán)境的可持續(xù)保護(hù)。同時，政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)應(yīng)加強合作，加大對廢水處理技術(shù)研究的支持和投入，為推動石油化工行業(yè)的綠色發(fā)展提供有力支持。