一、行業(yè)現(xiàn)狀與廢水特征

我國石油煉化行業(yè)年加工原油超6億噸，產(chǎn)生含油廢水2 - 3億噸/年。該類廢水具有以下特征：

高油含量：乳化油濃度50 - 500mg/L（部分含紡錘狀油滴）

復(fù)雜有機(jī)物：含酚類（10 - 100mg/L）、多環(huán)芳烴（5 - 50mg/L）

高COD：500 - 3000mg/L（溶解性COD占比40 - 60%）

重金屬污染：Ni2?（1 - 5mg/L）、Zn2?（2 - 8mg/L）

水質(zhì)波動(dòng)大：煉制不同油品導(dǎo)致污染物譜變化超30%

傳統(tǒng)處理技術(shù)瓶頸：

氣浮法油去除率僅70 - 80%（剩余乳化油難處理）

催化氧化法運(yùn)行成本高（3 - 6元/m3）

活性炭吸附飽和周期短（3 - 5天需更換）

二、核心技術(shù)集成創(chuàng)新

（一）多級(jí)氣浮強(qiáng)化除油系統(tǒng)

構(gòu)建"渦凹?xì)飧?- 電解氣浮 - 溶氣氣浮"三級(jí)處理鏈：

渦凹?xì)飧。浩貧鈾C(jī)產(chǎn)生微米級(jí)氣泡（直徑10 - 50μm），去除80%以上浮油

電解氣浮：DSA陽極（鈦基涂層釕銥）產(chǎn)生H?/O?微氣泡（粒徑<10μm），專攻乳化油

溶氣氣浮：高壓溶氣釋放（0.3 - 0.5MPa），捕集粒徑>1μm油滴

協(xié)同效應(yīng)：

電化學(xué)破乳降低油水界面張力（從15mN/m降至3mN/m）

氣泡表面改性與油滴定向結(jié)合

在鎮(zhèn)海煉化應(yīng)用數(shù)據(jù)顯示：

油類形態(tài) 初始濃度(mg/L) 出水濃度(mg/L) 去除率

浮油 150 5 96.7%

乳化油 300 20 93.3%

溶解油 50 10 80%

（二）催化氧化深度處理工藝

開發(fā)"電 - Fenton - 光催化"耦合氧化體系：

電 - Fenton：

三維電極反應(yīng)器（鐵 - 碳填料，F(xiàn)e/C質(zhì)量比3:1）

H?O?原位生成（電流密度20mA/cm2）

對(duì)酚類去除率>95%（COD降解率70%）

光催化：

TiO?/g - C?N?復(fù)合材料（禁帶寬度1.8eV）

UV - LED光源（波長(zhǎng)365nm，光量子效率85%）

多環(huán)芳烴降解率>85%

協(xié)同機(jī)制：

電化學(xué)還原Fe3?為Fe2?（再生效率>90%）

光生電子增強(qiáng)·OH生成速率（2 - 3倍）

某乙烯廠實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：

進(jìn)水COD 1800mg/L → 出水85mg/L

苯并[a]芘從1.2μg/L降至0.05μg/L

藥劑成本降至1.5元/m3（傳統(tǒng)工藝4 - 5元/m3）

（三）資源回收與能源利用

建立"油品回收 - 污泥焚燒 - 余熱發(fā)電"產(chǎn)業(yè)鏈：

油品分離：

氣浮浮渣經(jīng)離心機(jī)脫水（含水率<80%）

溶劑萃取回收輕質(zhì)油（純度≥95%）

污泥處理：

高溫?zé)峤猓?00 - 600℃）產(chǎn)合成氣（H? + CO）

焚燒殘?jiān)平ú模ㄖ亟饘俳雎?lt;0.1mg/L）

能源回收：

反應(yīng)器余熱用于預(yù)熱進(jìn)水（節(jié)能20%）

污泥熱解氣發(fā)電（效率25%）

在茂名石化項(xiàng)目中：

年回收輕質(zhì)油5000噸（價(jià)值3000萬元）

發(fā)電量滿足處理設(shè)施30%用電需求

減少固廢填埋量80%

三、系統(tǒng)集成與智能控制

（一）數(shù)字孿生優(yōu)化平臺(tái)

開發(fā)"多物理場(chǎng)模擬 - 動(dòng)態(tài)優(yōu)化 - 故障診斷"智能系統(tǒng)：

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)30項(xiàng)參數(shù)（pH、ORP、油含量等）

基于機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)藥劑消耗（誤差±3%）

自動(dòng)生成最佳運(yùn)行方案（噸水能耗降低15%）

在中海油惠州項(xiàng)目應(yīng)用后：

處理成本下降18%（節(jié)省2.2元/m3）

人工干預(yù)減少80%

設(shè)備壽命延長(zhǎng)25%

（二）能量自維持設(shè)計(jì)

構(gòu)建"太陽能 - 生物質(zhì)能 - 余熱"互補(bǔ)系統(tǒng)：

光伏發(fā)電（覆蓋30%廠房屋頂，裝機(jī)1MW）

污泥厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣（發(fā)電效率30%）

反應(yīng)器余熱回收供暖（滿足冬季50%用熱）

經(jīng)測(cè)算：

系統(tǒng)能源自給率可達(dá)55%

年減少碳排放1.8萬噸

四、典型工程案例解析

中石化鎮(zhèn)海煉化分公司（日處理5萬噸）：

工藝配置：

三級(jí)氣浮（3000m3/h） + 電 - Fenton（1500m3/h）

光催化反應(yīng)器（500m3/h） + MBR（2000m3/h）

運(yùn)行指標(biāo)：

項(xiàng)目 進(jìn)水 出水 去除率

油類(mg/L) 400 5 98.75%

COD(mg/L) 2000 50 97.5%

苯并[a]芘(μg/L) 1.5 0.03 98%

經(jīng)濟(jì)效益：

年節(jié)水1825萬噸

回收輕質(zhì)油2.5萬噸（價(jià)值1.5億元）

減少污水處理費(fèi)600萬元/年

五、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

當(dāng)前研究重點(diǎn)：

? 新型電極材料開發(fā)（如石墨烯 - 銥氧化物涂層）

? 光催化 - 生物膜耦合降解技術(shù)

? 數(shù)字孿生與AI強(qiáng)化學(xué)習(xí)融合

面臨挑戰(zhàn)：

超高濃度乳化油（>1000mg/L）高效破乳

持久性有機(jī)污染物（POPs）深度礦化

系統(tǒng)抗有機(jī)負(fù)荷沖擊能力優(yōu)化

六、實(shí)施路徑與政策支持

企業(yè)分階段部署策略：

基礎(chǔ)改造期（0 - 1.5年）：

安裝多級(jí)氣浮與催化氧化系統(tǒng)

部署在線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

優(yōu)化升級(jí)期（1.5 - 3年）：

集成資源回收與能源系統(tǒng)

開發(fā)智能控制模型

智慧運(yùn)營期（3年后）：

實(shí)現(xiàn)處理過程無人值守

達(dá)成碳中和運(yùn)行目標(biāo)

政策支持方向：

將油品回收率納入煉化企業(yè)考核指標(biāo)

提供催化氧化耗材稅收優(yōu)惠

建立含油廢水處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

石油煉化含油廢水處理正從"污染治理"向"資源循環(huán) - 能源再生"轉(zhuǎn)型，該優(yōu)化方案為行業(yè)綠色低碳發(fā)展提供了創(chuàng)新路徑。