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石化企業節水減排技術探討 武首香，孫勇民，高 紅（天津現代職業技術學院） 摘 要：本文綜述了石化企業節水減排的理論、技術以及常用的措施。 關鍵詞：石化企業；節水；減排 1 我國水資源狀況 目前世界面臨著嚴重的水危機，我國的水資源短缺問題與世界相比更加突出。我國是一個干旱、缺水嚴重的國家，淡水資源總量為28000億m3，占全球水資源的6％，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大，居世界第四位。但人均只有2200 m3，僅為世界平均水平的1/4，在世界上名列第121位，是世界上13個人均水資源最貧乏的國家之一。 水資源短缺與污染問題嚴重并存。工業迅速發展，導致水污染日趨嚴重。全世界每年排放工業廢水約4260×108m3，這使可供人類使用總量1/3的淡水資源受到污染，導致本來就很緊張的淡水資源雪上加霜[1]。作為用水大戶和排污大戶的石化企業，節水減排是石化企業實現可持續發展非解決不可的大事。 2 我國石化企業用水狀況 國內石油化工企業所在地區的水資源狀況差異很大，所處地區的人均水資源占有量為160470 t，且有60%以上的企業處在嚴重缺水地區。并且我國石油化工企業都是大型聯合企業，用水量大、污水排放多。據統計，1997年原石油化工系統加工原油消耗新鮮水13.5億t，約占全國工業用水總量的2.78%，廢水排放總量8.75億t，占全國工業廢水排放總量的3.85%，2002年全國石油化工廢水排放總量達33.7億t，占全國廢水排放總量的17.8% [2]。近年中國石化企業用水情況見表1。
隨著經濟的發展，企業規模不斷增加，搞好水資源的綜合利用對我國石油化工企業實施可持續發展戰略具有重大意義，節水和減少排污問題顯得尤為重要。目前盡管節水減排工作取得了可喜的成效，但是我國石油化工行業每年污水排放量仍達8億t以上，而目前的污水回用率僅為30%，可見石油化工行業節水的潛力巨大，任務艱巨。 3 石化企業節水減排理論與技術 石化企業是用水大戶，用水量中約80%以上是用作冷卻水，其余是作為其他工藝用水和生活用水等等。冷卻水如能盡量減少直流而進行高效率的循環使用，用水量就能大大減少，故石化企業節水的重點是冷卻水，循環冷卻水的使用水平是衡量企業用水合理性的重要指標。目前國內外對石油化工企業節水減排，提高水的綜合利用率越來越重視，這方面的研究也成為熱點，已經形成多種相關的節水減排理論和技術，現就比較典型的幾種作一介紹： 3.1 數學優化理論 從20世紀 80年代起，水的優化分配就已開始研究，且僅針對簡單的單雜質系統。到目前數學優化理論有了較大發展。該方法是在工程師定義的約束條件下，以產生新鮮水流量的最小值為目標函數的非線性規劃。其主要內容是：建立結構模型，找出約束條件，形成數學模型，即非線性方程組，最后通過數學優化軟件設計最優用水系統。該方法是處理多雜質和特殊模型的用水系統問題的有效工具，其中研究較多的有超結構模型等，其缺陷在于結構過于復雜。 3.2 水量平衡測試理論 水量平衡測試技術是指導企業水系統中用水元節水的重要方法。該理論是通過企業用水現狀調查，對各用水單元進行水量平衡測試，找出取水量、補充水量、復用水量、排水量、耗水量及滲漏水量之間的關系，繪制水量平衡圖；開發查漏技術，建立快速有效的查漏方法，查找漏點并進行修復和改造；通過用水的合理化分析，制定有效的節水方案、措施及行業用水定額體系。但是，該理論僅限于單元節水研究，缺乏對系統的整體性優化研究[3]。 3.3 水夾點技術 水夾點技術[4]由英國曼徹斯特理工學院的YP Wang 和Robin Smith 于1994 年首次提出，將20世紀90年代得到極大發展的過程集成技術應用于新鮮水用量最小化、廢水產生量最小化和廢水處理系統設計。也就是說，水夾點技術是通過構造濃度組合曲線找出夾點，計算鮮水消耗的最小流量和廢水產生的最小流量。依據系統所需的工藝水質和水量狀況，通過將部分過程用水進行一水多用、循環復用、串聯使用、或加水稀釋后再用等，重新對水的流向和流量進行合理規劃，從而實現整個系統新鮮水消耗的流量最小和廢水產生流量最小。 目前，水夾點技術在工程的應用中都獲得了較好的節水減排成效，其推廣應用的價值越來越被人們重視。梁偉等[5]以水的循環利用率最大為目標，運用水夾點設計與優化進行分析、綜合和改造用水操作，并把計算機技術與水夾點技術結合起來，能夠使水夾點技術更有效、更快捷、更準確地完成水系統優化的改造。湯小玲等[6] 應用水夾點技術對焦化用水操作進行了詳細分析，實際應用得到了很好的效果。可見應用水夾點理論對企業用水系統進行優化設計，可以獲得很好的節水減排效果，有較大的推廣應用價值。 4 石化企業節水減排措施 目前對石化企業實施節水減排的措施除了企業對用水系統進行整體規劃、 改變廢水回用觀念外，還應完善用水工藝、開發廢水回用技術，完善并推廣節水減排理論的工程應用。 在完善用水工藝方面，主要為循環冷卻水的使用水平。循環冷卻水系統是石化企業重要的公用工程系統，也是石化企業最大的用水單元，一般循環
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