化工企业水综合利用研究

　　来继云　窦　超

　　（新疆蓝山屯河能源有限公司，新疆 奇台 831800）

　　摘要：当前我国工业方面水重复利用率低,企业产品用水定额高。文章通过企业对内部水源的使用情况进行逐一分析，明确水资源存在浪费与可回收利用的重要环节，针对各环节制定出有效的改进措施并完成实施，最终达到了节水与保护环境的目的。

　　关键词：废水回用；节水改造；水资源浪费　　文献标识码：A　　中图分类号：TQ085

　　文章编号：2096-4137（2023）02-85-03　　DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2023.02.28

　　我国是一个水资源并不富裕的国家，人均水资源量远远低于世界平均水平。我国部分地域土地常年干旱，无法进行农业种植。而且，由于我国人口基数大，人员意识问题导致用水浪费严重，水资源利用率不高。目前，我国农业用水利用率仅为40% ～ 50%，灌溉用水有效利用系数只有0.4 左右。工业方面，工业用水重复利用率低，仅为20% ～ 40%，单位产品用水定额高。城市生活用水方面，供水管网和卫生设备的漏水是形成浪费的主要原因，我国城市供水管网的漏水量约占全部供水量的10% 左右。

　　工业生产过程内水的回收利用是解决水资源危机的重要途径，也是解决水资源与水环境的根本出路，工业废水回用处理既能减小对新鲜地下水的消耗，又能使企业降低相当可观的生产成本。水的回收利用是指各种排水经处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内杂用的非饮用水。目前，将企业内部排放的废水进行回收利用，不仅可以解决用水紧缺的问题，还可以为企业创造更多的经济利益与降低废水对环境的污染。现代工业废水都存在COD 高、重金属种类多、有毒有害组分复杂等特点，增加了对此部分废水处理的难度，普通生化工艺无法满足达标处理要求，对社会环境造成了一定的影响。为此，降低工业废水的排放量同时提升水的综合回收利用，实现绿水青山、节能环保的目标，降低对自然环境的污染。

　　1　现状与意义

　　当前企业用水购买成本逐年上升，2019 年上半年，当地县政府将工业用水的水价由2.6 元/t 提高至现在的5.2 元/t，同时外排污水的费用由2018 年的0.8 元/t 增加至目前的3.0 元/t。随着工业新鲜水及排污水费用的逐年提高，增加了企业用水生产成本。在2015 年投产至今，企业一直本着回用水系统最小投资、最大回报的目的从化学品投加及设备操作优化方面，最大限度地提高系统的回收率，在节水降耗方面取得了一定的成绩。由于当前原水价格与排污费的持续上涨，水的综合利用对降低企业产品成本具有更加重要的作用。

　　随着企业当前生产经营工作进入关键阶段，加之国内外疫情影响，市场需求逐步萎缩，同时受国际原油“价格战” 影响，大宗商品价格大幅下跌，外部市场环境复杂多变，给公司经营带来更大挑战。为了扎实有效地全力推动2020 年生产、经营、管理和发展各项工作，降低生产成本显得更加突出。污水综合利用对节能降耗、降本增效具有长远的现实意义。 2019 年一期合格污水回收利用量只有约25m³/h，其余合格废水直接进行外排。BDO 二期项目建成投产后合格污水排放量增大，一、二期污水处理量约为200 m³/h。通过上半年对污水系统、回用水系统的现场调试，解决了污水出水带有少量活性污泥、污水出水水质不稳定、COD 偏高等问题，同时缓解了回用水装置全自动一体化净水器、超滤、反渗透设备污堵严重的问题。目前，二期污水已全部进入回用水系统进行回收，一、二期回用水综合回收率达到60% 左右，较2019 年污水综合回收利用量增效明显。

　　目前，公司原水消耗量较大, 冷凝液不能有效回收, 各装置外排废水不能有效回收和利用, 废水综合回收利用率不高, 外排水量居高不降，外购原水使用量逐年不降，新鲜水价格与污水外排费用持续上涨，已对公司原料成本造成一定的影响。为更好地落实公司补短板工作的推进，通过引入能源管理体系，制定提升方案，消除生产装置现场的 “跑”“冒”“滴”“漏”现象，加强消耗指标管控，有效降低水资源浪费，降低全厂用水成本，在全面梳理前几年用水情况的基础上，多次讨论确定公司各项废水综合利用项目，对节能减排和BDO 成本的降低具有重要意义。

　　2　问题原因查找

　　综合多因素考虑，公司结合内外部分析共制定出7 项实施方案，分别是对脱盐水回收凝液温度高、动力站定连排泄漏严重排水量大、合格污水未进行回收利用、BDO 氢压机冷却水就地排放、BDO 催化剂废水的回收处理等现场存在的主要问题进行专项治理，通过对方案的实施达到了预期的效果。能源公司当前废水分析存在问题如下。

　　（1）公司冷凝液系统原设计存在缺陷，冬季凝液量增加蒸汽凝液管网背压高，为防止凝液管路不流通与设备不被冻坏，现场存在局部间歇性排凝防冻措施，导致蒸汽凝液无法全部回收利用，此部分水为脱离子可利用凝液，就地排放造成水资源的浪费，水利用成本增高。

　　（2）蒸汽凝液未经换热冷却直接通过官网进入至脱盐水装置原水箱，由于蒸汽凝液温度较高、凝液量较大，脱盐水站混合后的原水温度居高不下，造成脱盐水站原水箱原水温度超标，高温水进入下游设备并超过超滤、反渗透、混床等设备允许的正常操作温度标准，为保证设备安全运行与正常的使用周期，只能将部分蒸汽凝液就地外排，以降低进入原水箱的凝液量。造成脱盐水蒸汽凝液的浪费及污水排放量增大。高温水进入下游装置在夏季也会出现短暂的超温情况，导致此部分洁净水浪费情况严重。

　　（3） 动力站4 台锅炉运行过程中，由于运行周期长且与阀门质量有较大关联，长时间运行导致锅炉定排、连排阀内漏严重，锅炉通过内漏阀门直接排放至污水池造成锅炉排污量加大。锅炉排污炉水量居高不下，此部分排污水导致污水站超负荷运行，且已影响公司整体运行的水平衡。

　　（4）冬季由于天气较冷，现场气温低导致冷热交换量降低，循环水装置蒸发量降低，中水回用水站回收处理合格后的回用水量循环水无法全部接受利用，超出一期化工循环水补水量，中水回用水站被迫降负荷运行，导致合格污水未全部进行回收利用，造成外排污水量较高。

　　（5）在原设计中BDO 氢压机运行过程中，连续使用脱盐水对氢压机机械部分进行冷却降温，此部分冷却水属过流冷却，冷却后的水直接排放至地沟，没有进行回收利用，通过地沟直接外排至污水处理站，造成脱盐水浪费较大。

　　（6）焚烧装置主要负责回收上游BDO 及PTMEG 装置的混合有机废液。管道内多为粘稠液体，除主输送管道为夹套伴热外，剩余管线及仪表均采用蒸汽管线伴热。根据原设计蒸汽凝液采用排至地沟方式进行处理，一是排出蒸汽在装置及管线处凝结，造成现场存在大量结冰，增加现场操作人员操作安全风险；二是大量凝液排至地沟，加大污水装置负荷；三是洁净凝液无法回收，造成水处理成本的上升与水资源的浪费。

　　（7）一四丁炔二醇催化剂废水直接进入污水处理系统，已成为回用水装置中水回用系统废水综合回收利用率继续提高的重要瓶颈，需将此股废水进行单独处理，通过技术创新手段降低此股废水的水量，并对水内污染有毒组分进行有效脱除。合格污水综合回收利用降低了原水使用量，同时降低了污水外排量，将对降低能源公司原水的外购量与污水外排量起到重要作用，推动落实公司成本精细化管理工作的开展实施。

　　3　制定对应方案

　　水的综合回收利用，在当前工业发展中发挥重要作用，以上项目注重节能减排，有确实可行的三废治理措施，实施以上项目对当地和周边环境的影响可降到最低，为当地绿色环保事业的发展奠定基础。同时推动水处理行业科技进步，可以培养一批水综合利用的技术人员，丰富的实践经验和扎实的技术，将对提高水处理行业水平有一定作用。对国家环保及节能减排做出贡献。

　　针对以上问题，公司讨论出相关技术改造方案，具体改造内容如下。

　　3.1　脱盐水站蒸汽凝液改造

　　预期目标：将蒸汽凝液收集降温后进行全部回收利用。具体方案：2019 年2 月与设计院确定设计方案，在二期项目建设中设备同步采购、同步安装施工。方案确定新增蒸汽凝液回收水箱1 台、冷凝液换热器和空冷器各1 台。通过换热器使用脱盐水供水与蒸汽凝液换热，把蒸汽凝液热量转移部分到脱盐水供水，以节约燃煤。再经空冷器微调降温后再次进入脱盐水站原水箱中回收利用。改造后将解决能源公司蒸汽凝液温度高、不能有效回收利用的难题。

　　3.2　动力站排污水减排措施

　　预期目标：以脱盐水供水流量估算，减少锅炉水用量 20~30m³/h。

　　具体方案：完成每台锅炉排污水系统内漏阀门的检测统计工作，上报采购制定更换方案。在2019 年每台锅炉停炉检修期间，分步择机对每台锅炉排污系统内漏的定排阀、连排阀检修更换和研磨，彻底解决因阀门内漏造成能源浪费和排污量增加的问题。

　　3.3　外排合格污水回收措施

　　预期目标：减少原水用量70~80m³/h。

　　具体方案：解决回用水回收处理合格后下游无更多用户情况，在脱盐水与回用水之间铺设1 根地埋管线（热熔PE 材质），由回用水装置出水管直接铺设至脱盐水站原水箱与动力站循环水装置，将多余的洁净水输送至脱盐水原水箱，对此股水进行再次回收利用。降低脱盐水2 套装置一次新鲜水用量。将合格污水全部回收至回用水站进行处理回收利用，提高回用水装置的整体运行负荷。实现合格污水冬季全面回收利用。

　　3.4　BDO 氢压机冷却水回用改造

　　预期目标：减少脱盐水消耗10~12m³/h。

　　具体方案：在BDO 氢压机增加闭式冷却水系统, 增加冷却水系统回收水箱、冷却凝液循环水泵，将原来外排的 10~12t/h 冷却液回收至冷却水箱。再将回收的凝液进行冷却继续使用，形成闭式循环系统，系统热量由外接换热器带离系统。直接可减少脱盐水10~12m³/h 的消耗量，只需对水质进行定期监测，根据监测水质情况进行定期的置换排水。

　　3.5　焚烧装置凝液回收改造

　　预期目标：将焚烧凝液全部进行回收。

　　具体方案：在焚烧装置内部管廊及装置区内增加回收凝液的凝液盘，将焚烧罐区及焚烧框架上直排的伴热蒸汽凝液引至新增加的凝液盘进行回收处理；凝液盘与管廊凝液官网进行连接，将凝液回收至凝液装置进行降温处理回用。储罐盘管蒸汽凝液在疏水阀后、切阀前增加导淋后引入管廊凝液总管；锅炉排污水属盐分含量较高的废水，此股废水不进行回收利用。

　　3.6　BDO 催化剂废水回收处理

　　预期目标：将BDO 主装置产生的催化剂废水处理回收。具体方案：设计1 根管线将催化剂废水引至污水处理装置氧化反应池进行投加药剂反应，有效降低催化剂废水中甲醛的含量。再将反应完成的废水输送至气浮装置完成分离，将高浓度上清液送至生化系统处理，最后到清水监测池。此项目改造完成后，可大大降低BYD 催化剂废水量，可保证污水生化系统的稳定运行，同时提高中水回用系统回收率，具有较好的经济效益。

　　3.7　回用水产水至脱盐水利用改造

　　预期目的：将回用水站多余产水改至脱盐水站

　　具体方案：使用新增1 根地埋管线（热熔PE 材质），管线与二期回用水产水管线连接，途经多个装置后再与碳钢管线连接，由内管廊分别接至一、二期脱盐水站与二期循环水装置。在寻求废水回用的过程中，通过完成上述制定的方案后达到了预期的目标任务，通过测算得知全年公司新鲜水节约量约为80m³/h，外排量降低约为75m³/h。按照新鲜水与外排水价格，加之废水处理回收成本，预计将减少公司支出费用320 万元/ 年，效果相当明显。

　　4　结语

　　根据全公司用水情况分析得出的主要原因及制定的方案实施完成后，达到了预期的目标任务，每年原水使用量与排放至城镇市政管网的水量降幅较为明显。这样既降低了企业用水与排水的成本，同时降低了排放至环境的废水。达到了为企业节约开支费用的目的，同时也起到了节约水资源与保护周围环境的作用。

　　作者简介：来继云（1990-），男，甘肃古浪人，新疆蓝山屯河能源有限公司工程师，研究方向：化工企业工艺运行、工艺安全管理及三废合规化处理。

　　参考文献

　　[1]宋伟刚.化工企业循环水系统节水节能技术改造分析 [J].化工设计通讯，2021，47(8):153-154，158.

　　[2]李爽，白昊，张勇.钢铁企业供污水系统改造项目的费用效益分析[J].包钢科技，2019，45(5):75-78.

　　[3]姚凤凤.钢铁企业工序间协同节水节能措施[J].冶金动力，2019(11):83-85.

　　（责任编辑：周羿廷）

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