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通过对美国炼厂污水处理的现状进行分析可知,与我国相比,美国炼厂对炼油污水的处理具有以下特点:
(1)总体排放要求低,但对各炼厂的实际要求差异较大。美国以现行技术的角度制定排放标准,很大程度上顾及了企业的经济承受能力,制定的指标较低。但根据炼厂所在的位置和受纳水体情况,又有着明确的要求,执行NPDES限值。经过比较,排海的炼厂标准要求往往较低,排至内陆河的要求相对较高,如地处伊利诺伊州的炼厂,水外排至密西西比河流域,排放标准与我国要求相当。
(2)污水处理工艺流程简单,总体流程设计更加合理。美国炼厂的污水处理流程基本遵循“老三套”工艺,但不同于我国较长的二级和三级处理流程,总体流程较短,而单元处理技术并不先进。根据调研,美国炼厂对新型污水处理技术的使用率并不高,如MBR技术目前只有极少数小规模工业应用,如Marathon炼厂使用的一体化MBR处理规模仅为8m3/h,排水送至Ashland市政污水处理厂。
近年来,考虑到污染物对土壤和地下水的渗透污染,美国开始限制自然氧化塘和湿地的使用,但是多数炼厂只是修筑埋入式封闭池体,并未使用新的三级处理技术。这一方面是由于对外排水的水质要求较低,企业从经济的角度考虑更为有利。另一方面,美国炼厂对总体流程的设计更加合理。
首先,美国早在上世纪70年代便根据炼厂各装置出水的污染情况对污水进行分类,实施不同难度和深度的污水处理技术和流程,减少了不必要的处理,如上文介绍的SantaMaria炼厂。年加工能力1600万t的ElSegundo炼厂更具有代表性,该厂将循环水和锅炉排水、雨水等易于处理的污水单独使用简单的“隔油+气浮”工艺处理,减轻了主要污水处理流程的运行压力。
其次,美国炼厂对均质过程十分重视,均质环节数量较多且间隔较短,许多炼厂在总流程中除在一级处理中设置均质设备,还在生化处理入口处额外设置均质罐,出水处的氧化塘等设施也起着对排放水进行均质的作用,这增强了系统的抗水质水量冲击能力,保证了排水水质持续稳定达标。最后,美国炼厂的占地面积较为宽裕,污水处理设施具有充足的处理时间,处理效果更好更稳定。
(3)具有完善的污水处理产业链。相比于我国,美国炼厂的用水和污水处理环节更加灵活,已在整个社会形成了产业链。在美国,炼厂和当地市政污水厂长期以来便存在着合作关系,至今仍有27家炼厂与市政污水处理厂共同处理污水。另外,第三方水处理公司的介入也降低了炼厂的污水处理和回用负担,如CH2MHILL公司在加州成立污水处理厂,专门将污水处理后供给周围两个大型炼厂用作生产用水。
虽然美国炼厂目前的污水处理水平能够满足基本排放需求,但美国近一半的炼厂位于西南部水资源匮乏的德克萨斯州、加利福尼亚州、新墨西哥州和路易斯安那州,其他炼厂也多数位于水体环境脆弱的地区。近年来,为保护水资源和水环境,联邦及各州政府开始立法限制炼油工业用水和排水,鼓励污水回用,同时提高炼厂的取水和排污成本。
例如,在加州的一些地区,炼厂吨取水费用为1.05美元,远高于0.26~0.52美元的平均价格,且加州政府强制要求境内的14家用水效率低的炼厂将排水送至市政污水处理厂再处理,增加了外排处理成本。因此,基于法律制约和经济效益的双重考虑,迫使美国炼厂将污水回用技术作为未来污水处理的发展方向,降低取水和排污量。
目前加州的一些炼厂开始使用膜技术回用市政污水,用于锅炉补水和循环水系统。如Carson炼厂,至2013年回用水已经占总取水量的35%。Richmond炼厂的回用污水除自用外,尚有富余用于农业灌溉。但是,由于膜污染、换膜成本高等问题,基于膜分离的污水回用技术在美国炼厂中推广较慢。同时,回用市政污水存在着购买中水的成本问题。因此,近年来美国炼厂一直在谋求经济有效的技术处理回用自排污水。
4、结语
综上所述,美国炼厂实际应用的污水处理单元技术并未优于我国,甚至一些技术在我国已被淘汰,但是这些传统技术在美国炼厂中的运行仍然稳定、有效。
除了中美两国的国情差异外,管理水平和污水处理系统的总体规划、设计理念均有许多值得我国炼厂借鉴和学习之处,有助于结束我国“重单元技术,轻整体流程”的污水处理现状,最大程度地发挥现有技术的处理能力。
(来源:《工业水处理》2016年第1期,参考文献略)
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