□高 嵩 陳子佩 張 峰 趙 銳 王 輝

習(xí)近平總書記在全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)上強(qiáng)調(diào)，堅(jiān)持把綠色低碳發(fā)展作為解決生態(tài)環(huán)境問題的治本之策，加快形成綠色生產(chǎn)方式和生活方式，厚植高質(zhì)量發(fā)展的綠色底色。石油石化企業(yè)必須堅(jiān)持貫徹綠色環(huán)保理念，積極采取更加環(huán)保的生產(chǎn)方式和生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)“兩手抓，兩手都要硬”。

2023年12月，中國(guó)石化以“綠色發(fā)展 融創(chuàng)未來”為主題舉辦“2023水處理技術(shù)與裝備展覽會(huì)”，多項(xiàng)研究成果在展會(huì)上亮相。同年7月，中國(guó)石化召開第十八屆水處理技術(shù)研討會(huì)，探討用水管理、節(jié)水減排、廢水處理等技術(shù)，助力石化行業(yè)減污降碳協(xié)同增效，推動(dòng)綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型。

近年來，中國(guó)石化圍繞水處理技術(shù)進(jìn)行了一系列的研究和探索，促進(jìn)水資源的有效、清潔、循環(huán)利用，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，為保護(hù)綠水青山作出了貢獻(xiàn)。

智慧水務(wù)，助力減污降碳協(xié)同增效

“十四五”期間，我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入以降碳為重點(diǎn)戰(zhàn)略方向、減污降碳協(xié)同增效的關(guān)鍵時(shí)期。2022年6月，生態(tài)環(huán)境部、國(guó)家發(fā)展改革委、工業(yè)和信息化部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國(guó)家能源局等7部門聯(lián)合印發(fā)《減污降碳協(xié)同增效實(shí)施方案》，為2030年前協(xié)同推進(jìn)減污降碳提供了行動(dòng)指南和工作方針。中國(guó)石化作為國(guó)有重要骨干企業(yè)，積極承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，發(fā)揮引領(lǐng)作用，率先啟動(dòng)國(guó)內(nèi)規(guī)模最大的綠色企業(yè)行動(dòng)計(jì)劃，實(shí)施2030年前碳達(dá)峰“八大行動(dòng)”，持續(xù)深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，推進(jìn)降碳、減污、擴(kuò)綠、增長(zhǎng)齊頭并進(jìn)，在保障能源安全的同時(shí)推動(dòng)行業(yè)綠色低碳發(fā)展。

新形勢(shì)下，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展勢(shì)頭迅猛。中國(guó)石化持續(xù)推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)信息技術(shù)在環(huán)保工作中的應(yīng)用，實(shí)行“大系統(tǒng)”管理模式，形成了“取水→制水→供水→用水→排水→處理回用”的系統(tǒng)循環(huán)，提升了水資源循環(huán)利用水平，推動(dòng)自身水務(wù)管理邁入全新發(fā)展階段。

2018年，中國(guó)石化發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)化水場(chǎng)建設(shè)要求，按照“管理標(biāo)準(zhǔn)化、運(yùn)行自動(dòng)化、數(shù)據(jù)信息化、環(huán)境友好化、決策智能化”原則，以運(yùn)行自動(dòng)化和數(shù)據(jù)信息化為基礎(chǔ)，分步打造標(biāo)準(zhǔn)化水場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)少（無(wú)）人值守的智慧化運(yùn)行。2021年，中國(guó)石化完成水務(wù)管理信息系統(tǒng)企業(yè)端推廣建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了水務(wù)裝置信息化全覆蓋。2022年，中國(guó)石化啟動(dòng)智慧水務(wù)試點(diǎn)建設(shè)工作，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行自動(dòng)分析、自動(dòng)預(yù)警和問題診斷，形成水處理、機(jī)泵運(yùn)行等方面的優(yōu)化建議，指導(dǎo)企業(yè)深入開展運(yùn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理的決策智能化。

中國(guó)石化安全工程研究院、北京交通大學(xué)分別從污水產(chǎn)排智能管控、水網(wǎng)低碳運(yùn)行兩個(gè)角度為未來石化行業(yè)智慧水務(wù)建設(shè)提供了可能的路徑。安工院基于多參數(shù)水質(zhì)快速監(jiān)測(cè)傳感器和關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，建立基于石化裝置生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)的排水水質(zhì)軟測(cè)量模型，可實(shí)時(shí)掌握石化生產(chǎn)裝置排水水量及污染物濃度；研發(fā)了污水處理過程水質(zhì)參數(shù)智能建模、操作變量多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控和出水污染物超標(biāo)預(yù)警等方法，形成了石化污水處理智能預(yù)測(cè)與控制成套技術(shù)。北京交通大學(xué)與石科院合作，建立了水網(wǎng)絡(luò)智慧碳管控平臺(tái)，針對(duì)水系統(tǒng)運(yùn)行過程中的碳排放進(jìn)行核查與管理，實(shí)現(xiàn)工業(yè)水網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的智慧化碳管控，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)不同情景的碳排放預(yù)測(cè)分析，為決策者提供減排路徑建議。

節(jié)水減排，水處理技術(shù)大展身手

石化行業(yè)屬于五大高耗水行業(yè)之一。“十三五”以來，在習(xí)近平生態(tài)文明思想的指引下，節(jié)水減排已成為各行業(yè)的共識(shí)。2021年，全國(guó)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量從2015年的58.3立方米降至28.2立方米，規(guī)模以上工業(yè)用水重復(fù)利用率從89%提高至92.9%，石化行業(yè)節(jié)水也取得一定成效，單位產(chǎn)品取水量呈明顯下降趨勢(shì)。2022年，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委等六部門聯(lián)合發(fā)布《工業(yè)水效提升行動(dòng)計(jì)劃》，明確提出到2025年，全國(guó)萬(wàn)元工業(yè)增加值用水量較2020年下降16%，石化行業(yè)主要產(chǎn)品單位取水量下降5%。

中國(guó)石化秉持綠色低碳發(fā)展理念，以“清污分流、污污分治、分級(jí)控制、分類利用、達(dá)標(biāo)排放、總量控制全過程管理”為原則，依托所屬科研院所和生產(chǎn)企業(yè)不斷研發(fā)投用自主創(chuàng)新技術(shù)，從前期研究到后期生產(chǎn)操作積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。通過優(yōu)化過程控制、提升管理水平、實(shí)施精細(xì)化操作等，在減少?gòu)U水產(chǎn)生量的同時(shí)，有效實(shí)現(xiàn)廢水資源化再利用，節(jié)水減排取得明顯成效。

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，未來石化行業(yè)在繼續(xù)推進(jìn)節(jié)水減排的過程中，綠色高效低碳循環(huán)水技術(shù)、石化廢水除油與脫氮技術(shù)、廢水零排放與資源化技術(shù)三項(xiàng)核心技術(shù)必將發(fā)揮中流砥柱作用。

除垢緩蝕，水資源有效循環(huán)利用

循環(huán)水系統(tǒng)的用水量占企業(yè)總用水量的50%~90%，其穩(wěn)定運(yùn)行不僅是保證企業(yè)節(jié)水減排的關(guān)鍵，而且是維護(hù)工藝側(cè)長(zhǎng)周期運(yùn)行的核心要素。隨著我國(guó)對(duì)水資源保護(hù)的日益重視，石化企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的污水回用比及濃縮倍數(shù)不斷提升，“腐蝕”“結(jié)垢”及“微生物”這三項(xiàng)困擾業(yè)界多年的污水回用難題日趨凸顯，其引發(fā)的物料泄漏、黏泥爆發(fā)等后果亦對(duì)企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅，推廣應(yīng)用綠色高效低碳循環(huán)水技術(shù)是石化行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)水減排的必經(jīng)之路。

“石科院可以為石化企業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)的綠色高效低碳運(yùn)行提供技術(shù)支撐，為煉化企業(yè)解決污水回用過程中產(chǎn)生的腐蝕、結(jié)垢、微生物爆發(fā)、物料泄漏等痛點(diǎn)難點(diǎn)問題。”石科院專家孫飛表示。

在減少腐蝕與結(jié)垢方面，石科院自主研發(fā)出以多功能新結(jié)構(gòu)無(wú)磷聚合物為主劑的系列高效低/無(wú)磷阻垢緩蝕劑及處理技術(shù)，入選工信部、水利部《國(guó)家鼓勵(lì)的工業(yè)節(jié)水工藝、技術(shù)和裝備目錄》，目前已在中韓（武漢）石化、九江石化、寧夏能化、滄州煉化、中科（廣東）煉化東興分部等地處長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶、黃河流域、京津冀、沿海等不同區(qū)域的20余套循環(huán)水系統(tǒng)開展工業(yè)應(yīng)用或工業(yè)試驗(yàn)，部分企業(yè)污水回用比超90%，腐蝕、黏附速率遠(yuǎn)優(yōu)于管理標(biāo)準(zhǔn)，每年創(chuàng)效預(yù)計(jì)超過3000萬(wàn)元，回用污水700萬(wàn)立方米。未來，該技術(shù)還將在燕山石化、九江石化、金陵石化、中天合創(chuàng)等8家企業(yè)開展進(jìn)一步應(yīng)用，預(yù)計(jì)每年可回用污水1620萬(wàn)~2310萬(wàn)立方米。

此外，在微生物控制方面，石科院自主研發(fā)高效生物黏泥剝離降解技術(shù)，可有效避免黏泥二次沉積而降低循環(huán)水系統(tǒng)的換熱效率，已在九江石化、茂名石化、高橋石化等企業(yè)應(yīng)用。在物料泄漏控制方面，石科院自主研發(fā)物料泄漏溯源分析系統(tǒng)，基于烴指紋數(shù)據(jù)庫(kù)可以在兩小時(shí)內(nèi)快速準(zhǔn)確識(shí)別并精準(zhǔn)定位泄漏油品的裝置及水冷器。在高效低碳運(yùn)行方面，石科院可為煉廠循環(huán)水系統(tǒng)提供整體能耗優(yōu)化解決方案，助力循環(huán)水系統(tǒng)碳減排。

分離除油，污水處理效率再提升

“油”是污水處理的“頑疾”，是影響污水系統(tǒng)運(yùn)行效率和處理效果的主要因素之一。原油的開采、輸送、儲(chǔ)存、煉制過程中均會(huì)產(chǎn)生大量含油廢水，特別是當(dāng)生產(chǎn)裝置處理重劣質(zhì)原料油或運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，污水常常嚴(yán)重帶油并呈乳化狀態(tài)，導(dǎo)致下游的污水系統(tǒng)受到?jīng)_擊，處理后的污水無(wú)法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。分離生產(chǎn)裝置排水中夾帶的油類物質(zhì)，可以有效減少企業(yè)污水處理場(chǎng)負(fù)荷、提升污水處理效率。

石科院專家認(rèn)為，開發(fā)具有高選擇性分離能力且可長(zhǎng)期循環(huán)使用的新型聚結(jié)材料及除油裝置是有效實(shí)現(xiàn)油水分離的關(guān)鍵。石科院通過對(duì)典型含油廢水的油類污染物的分布特征和分散相油滴潤(rùn)濕聚并機(jī)理開展研究，利用仿生集成具有特殊潤(rùn)濕性的聚結(jié)材料開發(fā)出了高效廢水除油裝置，可將空塔頂冷凝水的石油類質(zhì)量濃度從50000毫克/升降至300毫克/升以下，電脫鹽切水的石油類質(zhì)量濃度從30000毫克/升降至50毫克/升以下，回收油中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.1%~0.8%，除油效果顯著。

中國(guó)石油大學(xué)（華東）應(yīng)用化學(xué)系教授趙瑞玉提出，可根據(jù)油田含油污水的特點(diǎn)，集電絮凝、電氣浮、電破乳凝聚、殺菌等多種功能于一體，通過采用電絮凝工藝減少鹽的引入和污泥量，實(shí)現(xiàn)對(duì)含油污水的短流程高效經(jīng)濟(jì)處理。

污水脫氮，維護(hù)水資源生態(tài)功能

污水系統(tǒng)的總氮脫除是當(dāng)下業(yè)界的關(guān)注熱點(diǎn)。水中氮含量過高會(huì)導(dǎo)致富營(yíng)養(yǎng)化，造成水體發(fā)黑發(fā)臭、藻類大量繁殖乃至出現(xiàn)水華赤潮等現(xiàn)象，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較大危害。近年來，國(guó)家對(duì)污水中總氮的排放限值逐年嚴(yán)格。2015年7月，生態(tài)環(huán)境部出臺(tái)《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 31571-2015），規(guī)定污水總氮的特別排放限值為30毫克/升。為滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)企業(yè)必須對(duì)高總氮廢水進(jìn)行脫氮處理。

南化公司針對(duì)硝基氯苯廢水（總氮波動(dòng)范圍為300~2000毫克/升）開發(fā)并建設(shè)了硫自養(yǎng)反硝化脫氮裝置，使用過程中無(wú)須投加有機(jī)碳源，以無(wú)機(jī)碳源作為電子供體的硫氧化細(xì)菌，在缺氧或厭氧條件下從還原態(tài)的硫化物獲取能量及電子，以NO3--N作為電子受體，將其還原為N2，實(shí)現(xiàn)總氮的脫除，保證了總排口出水的穩(wěn)定運(yùn)行，可為企業(yè)節(jié)省約40%的運(yùn)行費(fèi)用。

北京工業(yè)大學(xué)與石科院針對(duì)業(yè)界的“老大難”問題——高毒性腈綸廢水脫氮合作開展技術(shù)研發(fā)。一方面通過強(qiáng)化策略，實(shí)現(xiàn)氨氧化優(yōu)勢(shì)菌種的富集與持留，維持系統(tǒng)氨氧化功能基因，實(shí)現(xiàn)微生物氨氧化活性的強(qiáng)化；另一方面采用厭氧氨氧化與短程硝化耦合的自養(yǎng)脫氮技術(shù)，“雙劍合璧”解決腈綸廢水脫氮難題。

此外，廢水零排放與資源化利用等相關(guān)技術(shù)受到業(yè)內(nèi)專家關(guān)注。煤化工廢水的鹽分多來源于原水、原料煤及水處理過程中添加的藥劑。為此，有針對(duì)性地開展源頭減鹽可降低末端壓力。針對(duì)蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)鹽價(jià)值較低的問題，可采用氯化鈉/硫酸鈉制純堿、制酸堿等技術(shù)實(shí)現(xiàn)高值化。

油泥處理，助力資源化與減量化

地下水是戰(zhàn)略水資源和綠水青山的保障。國(guó)家對(duì)土壤地下水環(huán)境管理要求日趨嚴(yán)格，石化企業(yè)土壤地下水環(huán)境管理面臨新的挑戰(zhàn)。生態(tài)環(huán)境部土壤與農(nóng)業(yè)農(nóng)村生態(tài)環(huán)境監(jiān)管技術(shù)中心研究員李娟表示，“十四五”期間，國(guó)家將強(qiáng)化重點(diǎn)單位土壤和地下水污染源頭預(yù)防和風(fēng)險(xiǎn)管控，推進(jìn)在產(chǎn)企業(yè)邊生產(chǎn)、邊管控、邊示范。

石化企業(yè)和油田企業(yè)產(chǎn)生的廢渣廢水在進(jìn)入污水車間處理后，有害物質(zhì)會(huì)被濃縮到隔油池底泥、浮選池浮渣、原油罐底泥中，俗稱“三泥”。其組成復(fù)雜，不僅含有大量老化原油、瀝青質(zhì)、蠟質(zhì)、膠體、細(xì)菌、固體懸浮物、鹽類、腐蝕性產(chǎn)物、酸性氣體等，而且含有在生產(chǎn)過程中所加入的緩蝕劑、凝聚劑、殺菌劑、阻垢劑等水處理劑。此外，廢棄鉆井油基泥漿、油泥砂、罐底油泥、落地原油等也具備生態(tài)危害性。以上油泥全部被列入《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄（2021年版）》，必須進(jìn)行綠色無(wú)害化處理。

集團(tuán)公司高級(jí)專家秦冰團(tuán)隊(duì)根據(jù)含油污泥的不同特點(diǎn)，對(duì)癥下藥研發(fā)相應(yīng)處理技術(shù)。針對(duì)浮渣及污油泥，通過專用調(diào)質(zhì)預(yù)處理技術(shù)，降低物料穩(wěn)定性，改善油品性質(zhì)，結(jié)合高速離心等組合工藝實(shí)現(xiàn)物料有效分離，實(shí)現(xiàn)污油泥凈化回收與減量。針對(duì)剩余污泥，利用熱和減量劑協(xié)同作用水解有機(jī)物，破壞污泥細(xì)胞，釋放胞內(nèi)水分，實(shí)現(xiàn)污泥的大幅減量，對(duì)煉油、化工、乙烯、煤制氫、市政污水生化剩余污泥的減量率均超過97%，具有7年工業(yè)化試驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，獲得中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

針對(duì)落地油泥，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)新型淋洗-微生物耦合技術(shù)，以環(huán)境友好的雙子型生物基淋洗劑處理含油量高、膠質(zhì)瀝青質(zhì)重組分多的油污土壤及含聚油泥，實(shí)現(xiàn)油含量從20%降低到2%以下，去除率高達(dá)90%；篩選耐高鹽堿的石油烴降解菌劑，大幅提升了多環(huán)芳烴、重質(zhì)油等污染物降解效率，目前已在30余個(gè)油田退役井場(chǎng)開展油泥處理及油污土壤治理規(guī)�；瘧�(yīng)用，累計(jì)完成約4萬(wàn)噸油泥處理。

新聞會(huì)客廳

王曉琳 清華大學(xué)教授、北京膜學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)

劉斌 燕山石化首席專家

問：膜分離技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀是什么？

王曉琳：膜產(chǎn)業(yè)鏈包括膜材料/組件、膜裝備及其工程應(yīng)用，其中膜材料/組件是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心。國(guó)際市場(chǎng)上主要膜產(chǎn)品供貨商為美國(guó)杜邦、美國(guó)科氏、美國(guó)3M、日本東麗、日本旭化成、日本東洋紡、日東電工/美國(guó)海德能、法國(guó)威立雅（原美國(guó)GE）等，幾乎壟斷了所有的高端膜市場(chǎng)。近20年，我國(guó)膜行業(yè)伴隨經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展亦取得長(zhǎng)足進(jìn)步，成為全球膜市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的地區(qū)。2023年，我國(guó)反滲透膜和納濾膜可實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)銷售1億平方米，約占全球市場(chǎng)的40%；國(guó)產(chǎn)反滲透膜在工業(yè)水處理領(lǐng)域占有率提高至30%，在家用凈水領(lǐng)域占有率約90%，有些國(guó)產(chǎn)膜已走出國(guó)門，在國(guó)際市場(chǎng)上嶄露頭角。

劉 斌：膜分離技術(shù)，尤其是納濾/反滲透膜技術(shù)是一項(xiàng)高科技的材料制備技術(shù)。近幾年，國(guó)內(nèi)一些知名企業(yè)在納濾/反滲透膜開發(fā)與應(yīng)用方面的投入越來越大，技術(shù)水平也越來越高。但總體來看，國(guó)內(nèi)的高端膜產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，工業(yè)膜產(chǎn)品仍以進(jìn)口為主。

我國(guó)是世界上最大的反滲透膜消費(fèi)國(guó)。2022年，我國(guó)納濾/反滲透膜市場(chǎng)規(guī)模為56億元。在國(guó)家各項(xiàng)政策的指引下，我國(guó)膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)在“十四五”期間仍將保持快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2026年納濾/反滲透膜市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到70億元。

問：發(fā)展膜分離技術(shù)的戰(zhàn)略及現(xiàn)實(shí)意義是什么？

王曉琳：膜分離技術(shù)作為高效節(jié)能的共性關(guān)鍵技術(shù)，可為“雙碳”目標(biāo)下我國(guó)能源體系重構(gòu)、低碳流程再造、非二氧化碳?xì)怏w減排、負(fù)碳體系構(gòu)建等領(lǐng)域提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。中國(guó)石化作為能源生產(chǎn)加工的特大型能源化工企業(yè)，將分離膜產(chǎn)業(yè)作為綠色低碳發(fā)展的突破口，戰(zhàn)略意義重大。

水處理膜是當(dāng)前分離膜行業(yè)用量最多、產(chǎn)值最大、與人民群眾切身利益最直接相關(guān)的領(lǐng)域，我國(guó)在生產(chǎn)制造及產(chǎn)品應(yīng)用等方面距離世界一流水平還有較大差距，納濾/反滲透膜規(guī)�；�制備技術(shù)難度高、開發(fā)周期長(zhǎng)、研發(fā)投入大。中國(guó)石化從引進(jìn)先進(jìn)納濾/反滲透水處理膜技術(shù)及裝備著手開展產(chǎn)業(yè)化相關(guān)工作，對(duì)于我國(guó)分離膜行業(yè)整體推進(jìn)作用明顯。

劉 斌：水處理膜分離技術(shù)主要用于石化、電力、鋼鐵、市政、紡織、食品等領(lǐng)域污水的深度處理及回用，近年來在海水淡化、飲用水給水、生物醫(yī)藥、半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛。

據(jù)了解，目前已有150多個(gè)國(guó)家使用海水淡化技術(shù)為約3億人提供清潔水。在現(xiàn)有的海水淡化工程中，采用反滲透膜技術(shù)占比近七成。我國(guó)使用反滲透技術(shù)進(jìn)行的海水淡化項(xiàng)目也占總項(xiàng)目的七成左右。隨著我國(guó)對(duì)飲用水品質(zhì)的日益重視，納濾膜在我國(guó)飲用水凈化處理領(lǐng)域的應(yīng)用占比也在逐年增加，目前國(guó)內(nèi)納濾膜飲用水凈化工藝?yán)塾?jì)裝機(jī)規(guī)模已超過120萬(wàn)噸/日。加速我國(guó)水處理膜產(chǎn)業(yè)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，可推動(dòng)膜行業(yè)的高水平自立自強(qiáng)。

問：我國(guó)水處理膜發(fā)展的難點(diǎn)及解決思路是什么？

王曉琳：膜產(chǎn)品性能與膜材料結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控密切相關(guān)。目前廣泛應(yīng)用的水處理膜大多采用高分子材料，其中卷式反滲透/納濾復(fù)合膜材料由無(wú)紡布底層PET、中間層PSF和表層（活性分離層）PA組成，中空纖維超濾/微濾膜材料則有PVDF、PSF、PVA、PAN、PP等。制備高性能膜對(duì)膜材料和制膜裝備要求很高，任何環(huán)節(jié)出問題對(duì)膜產(chǎn)品的最終性能均有較大影響。我國(guó)膜產(chǎn)業(yè)起步較晚，大多數(shù)膜企業(yè)規(guī)模小、研發(fā)能力弱，產(chǎn)業(yè)鏈上的各個(gè)環(huán)節(jié)技術(shù)積累不足，中低端產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重，應(yīng)用領(lǐng)域偏窄。近年來，我國(guó)膜產(chǎn)業(yè)以產(chǎn)學(xué)研深度合作為依托，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的協(xié)同攻關(guān)，無(wú)論是上述膜材料還是制膜裝備國(guó)產(chǎn)化進(jìn)步都非常顯著，高端膜材料和膜產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有，市場(chǎng)占有率逐年增長(zhǎng)。

問：膜分離技術(shù)對(duì)石化行業(yè)而言有什么應(yīng)用價(jià)值？

劉 斌：石化行業(yè)是僅次于火電行業(yè)的用水大戶。污水深度處理回用是石化行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容。石化行業(yè)廢水污染物種類復(fù)雜，深度處理回用難度較大。目前，石化行業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了膜法水處理的廣泛應(yīng)用，但根據(jù)廢水的水量、水質(zhì)、凈水程度等要求，選擇最佳膜品類，組合出最優(yōu)凈水單元，有效提高石化行業(yè)廢水資源利用率及再生程度，仍然任重道遠(yuǎn)。

隨著國(guó)家及民眾越來越重視環(huán)境、重視綠色、重視安全，膜分離技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越受到重視。開發(fā)納濾/反滲透膜技術(shù)、發(fā)展納濾/反滲透膜產(chǎn)業(yè)，不僅能夠高效解決石化企業(yè)自身廢水回用問題，而且能夠?yàn)樘岣呶覈?guó)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供成熟的技術(shù)和優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。為美好生活加油，是每一名石化員工義不容辭的責(zé)任。

中國(guó)石化的治水“膜”法

廢水資源化的關(guān)鍵是深度處理技術(shù)和回用處理技術(shù)，而水處理膜分離技術(shù)是實(shí)現(xiàn)廢水深度處理的關(guān)鍵

本版文圖除署名外由 趙書萱 孫 薇 祁曉嬌 張 元 肖 婧 周雨和 提供

中國(guó)石化在行動(dòng)

中國(guó)石化將科技創(chuàng)新作為平衡產(chǎn)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重要手段，圍繞用水管理、節(jié)水減排、廢水處理等方面不斷突破關(guān)鍵材料與技術(shù)。膜分離技術(shù)作為高效、節(jié)能的分離技術(shù)，是現(xiàn)代化工的學(xué)科前沿，其中，水處理膜分離技術(shù)是石化企業(yè)減污降碳，實(shí)現(xiàn)綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

污水處理中常用的膜及其分離特征

技術(shù)名片

膜分離技術(shù)作為水處理領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)，既可以使水資源得到凈化回收，又可以使水資源中的可用物質(zhì)得到再次利用，因此受到廣泛關(guān)注。中國(guó)石化積極探索工業(yè)水處理新技術(shù)新工藝新設(shè)備的開發(fā)，大力推動(dòng)膜分離技術(shù)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，力求以有限的水資源實(shí)現(xiàn)無(wú)限的水循環(huán)。

什么是膜分離技術(shù)？

　　膜分離技術(shù)是在20世紀(jì)初出現(xiàn)、20世紀(jì)60年代后迅速崛起的一門分離技術(shù)，該技術(shù)利用膜的選擇滲透性，將混合物通過物理分離方法進(jìn)行分離、濃縮、純化等。一般根據(jù)孔徑大小，分離膜可分為微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）和反滲透膜（RO）等。

技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是什么？

● 能耗低

相比傳統(tǒng)的蒸餾技術(shù)，膜分離技術(shù)可節(jié)省90%的能耗。

● 選擇性好

膜分離技術(shù)作為高精度的篩分技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)分子水平上的精準(zhǔn)分離。

● 安全系數(shù)高

膜分離技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)單，分離過程不涉及化學(xué)反應(yīng)，操作人員通常在室溫下工作，操作壓力低，膜本身運(yùn)行過程中不會(huì)釋放有毒有害物質(zhì)。

● 適應(yīng)性強(qiáng)

處理規(guī)�？纱罂尚�，可以連續(xù)也可以間隙進(jìn)行，操作方便，易于自動(dòng)化。

名詞解釋

●硬度：水中含有的可溶性鈣、鎂離子總量，是水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。硬度的大小決定水的“硬”或“軟”。

●過濾最小物：在膜過濾過程中描述分離膜可以截留并移除的最小尺寸的顆�；蚍肿�。與膜的分離孔徑直接相關(guān)，此術(shù)語(yǔ)定義了分離膜能夠有效過濾的污染物的邊界。

●過濾保留物：此術(shù)語(yǔ)在膜過濾過程中描述從膜的一側(cè)透過膜進(jìn)入另外一側(cè)的物質(zhì)。過濾保留物的尺寸通常比膜本身的分離孔徑要小，需要進(jìn)一步處理以確保水質(zhì)安全。

反滲透膜

原理：反滲透膜是一種模擬生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜，是反滲透技術(shù)的核心構(gòu)件。反滲透是通過施以比自然滲透壓力更大的壓力，使?jié)B透方向向相反方向，從而把原水中水分子壓到膜的另一邊，變成潔凈的水，可有效去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等。

優(yōu)勢(shì)：具有產(chǎn)水水質(zhì)高、運(yùn)行成本低、無(wú)污染、操作方便、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，已成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節(jié)能、最簡(jiǎn)便的技術(shù)。

納濾膜

原理：納濾膜也稱“選擇性反滲透膜”或者“疏松反滲透膜”，其分離孔徑為納米級(jí)，介于反滲透膜和超濾膜之間。納濾通常對(duì)分子量在200以上的中、小分子及二價(jià)和高價(jià)離子具有較高的截留率。通過對(duì)納濾膜分離孔徑的調(diào)控，可實(shí)現(xiàn)想截留什么物質(zhì)就能截留什么物質(zhì)。

優(yōu)勢(shì)：具有精準(zhǔn)截留能力強(qiáng)、操作壓力低、出水效率高、濃縮水排放量小等優(yōu)點(diǎn)，在濃縮液分鹽及高品質(zhì)飲用水凈化方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。納濾水處理技術(shù)可有效控制飲用水的硬度，去除飲用水中對(duì)人體有害的無(wú)機(jī)污染物及典型有機(jī)污染物。

探索發(fā)現(xiàn)

膜分離現(xiàn)象廣泛存在于自然界中，然而人類對(duì)膜的認(rèn)識(shí)和研究卻經(jīng)過了漫長(zhǎng)而曲折的歷程。

據(jù)悉，膜分離技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用始于海水淡化。1960年，洛布和索里拉金教授制成了第一張高通量和高脫鹽率的醋酸纖紙素膜，使膜分離技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向了工業(yè)應(yīng)用。

我國(guó)于20世紀(jì)50年代著手開展膜分離技術(shù)的探索。1967年，國(guó)家科委組織全國(guó)海水淡化會(huì)戰(zhàn)，召集國(guó)內(nèi)在水處理和分析化學(xué)、材料化學(xué)、流體力學(xué)等各個(gè)學(xué)科的精英投身海水淡化科技攻關(guān)，推動(dòng)了膜分離技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)80年代，膜分離技術(shù)在食品加工、海水淡化、純水超純水制備、醫(yī)藥、生物、環(huán)保等領(lǐng)域得到較大規(guī)模的開發(fā)與應(yīng)用，同期，國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目和自然科學(xué)基金中也都有了膜的課題。20世紀(jì)90年代末，我國(guó)為打破國(guó)外反滲透膜技術(shù)壟斷，逐步推動(dòng)反滲透膜國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

如今，隨著能源緊張、資源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化，膜分離技術(shù)越來越受到業(yè)界的重視。我國(guó)也把膜分離行業(yè)列入亟須突破的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

研發(fā)歷程

為推動(dòng)我國(guó)膜工業(yè)在石化行業(yè)的發(fā)展，打造自主分離膜品牌，中國(guó)石化2015年決定在燕山石化引進(jìn)納濾/反滲透膜生產(chǎn)線，探索推動(dòng)石化企業(yè)高性能膜的規(guī)模化應(yīng)用。

2019年8月，中國(guó)石化首套年產(chǎn)4萬(wàn)支納濾/反滲透膜項(xiàng)目在燕山石化開工建設(shè)，該項(xiàng)目被列為北京市“100個(gè)高精尖產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目”之一。

2020年12月，4萬(wàn)支納濾/反滲透膜項(xiàng)目制膜單元建成中交。

2021年3月，制膜單元首次產(chǎn)出合格產(chǎn)品。

2021年末，卷膜單元開始設(shè)備安裝。

2022年1月，卷膜單元首次產(chǎn)出合格膜片。

2022年4月，4萬(wàn)支納濾/反滲透膜項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)全流程貫通，可生產(chǎn)兩類8個(gè)牌號(hào)的產(chǎn)品。產(chǎn)品涵蓋苦咸水膜、抗污染膜、高壓海水淡化膜及超低壓膜等，可根據(jù)用戶需要靈活調(diào)整產(chǎn)品尺寸。

2023年初，燕山石化4萬(wàn)支納濾/反滲透膜裝置生產(chǎn)的高通量高截留率納濾膜片，通過自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所權(quán)威檢測(cè)認(rèn)證，產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。目前，燕山石化生產(chǎn)的納濾/反滲透膜已在天津石化、滄州煉化、洛陽(yáng)石化及北京環(huán)衛(wèi)集團(tuán)成功應(yīng)用。

下一步，燕山石化將加快其他高性能功能膜產(chǎn)品的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈開發(fā)，全力建設(shè)高性能膜產(chǎn)業(yè)基地，為中國(guó)石化打造世界領(lǐng)先潔凈能源化工公司作出更大貢獻(xiàn)。

天津石化：污水回用裝置采用雙膜法工藝

2021年，天津石化超濾和反滲透裝置連續(xù)運(yùn)行兩年后，出現(xiàn)了產(chǎn)水量及脫鹽率嚴(yán)重下降、清洗頻繁等問題，反滲透單元系統(tǒng)脫鹽率比設(shè)計(jì)值下降4%，處理能力比設(shè)計(jì)值下降40%，回收率比設(shè)計(jì)值下降近50%，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

天津石化聯(lián)合燕山石化和北化院開展深度合作，圍繞“污水深度處理回用反滲透膜系統(tǒng)優(yōu)化”項(xiàng)目展開攻關(guān)，天津石化協(xié)助燕山石化建設(shè)首個(gè)反滲透膜元件示范工程。燕山石化根據(jù)實(shí)際膜元件要求，定制化生產(chǎn)了高通量型反滲透膜元件。

經(jīng)過600天的運(yùn)行監(jiān)控，反滲透膜元件脫鹽率維持在98%以上，產(chǎn)水量實(shí)現(xiàn)每小時(shí)89立方米，與進(jìn)口主流產(chǎn)品性能相當(dāng)，有效突破了污水深度處理的生產(chǎn)瓶頸，助力天津石化污水回用率保持全國(guó)領(lǐng)先。

天津石化水務(wù)部水凈化車間。