（环境工程专业论文）石家庄循环经济化工示范基地水循环优化研究与对策.pdf

摘要 摘要 石家庄循环经济化工示范基地( 以下简称“石家庄化工基地 ) 是河北省重点产 业示范区，以8 0 0 万t 炼油项目为龙头形成了石油化工、煤化工与氯碱化工等“三化 合一”的产品链，具有较强的市场竞争力。由于石家庄化工基地所在地区严重缺水， 企业发展面临的水资源供求矛盾问题较为突出。目前石家庄化工基地整体水循环利 用水平不高，同时还在水资源管理方面缺乏统一的规划和技术支持。因此，有必要 针对石家庄化工基地的用排水现状对水资源进行优化配置，提出政策和技术保障措 施，进一步提升市场竞争能力，促进可持续发展。 本研究通过对石家庄化工基地水资源利用现状的调查，分析了制约石家庄化工 基地水资源循环利用的主要问题；从水循环优化配置的角度，提出了石家庄化工基 地水资源利用“三循环一体化”的优化对策；通过技术经济可行性分析，筛选出了提 高水循环利用率的最佳可用技术，提出了石家庄化工基地水循环整体优化方案；并 对整体优化方案实施后的预期效果，以及经济效益、环境效益和社会效益等进行了 评价。 取得的研究成果如下： ( 1 ) 通过对石家庄化工基地水资源现状进行分析，企业总体需水量将达1 0 8 万 一d ，排水量达到2 6 万m 3 d ；新鲜水缺口2 0 万m 3 d ，尚需增加1 2 万m 3 d 污水处 理负荷。缺水成为制约基地经济发展的主要因素，必须寻找替代的水源或提高水循 环利用率。 ( 2 ) 针对石家庄化工基地水资源状况，从企业层面、基地层面和区域层面提出 了“三循环一体化”的水循环优化对策，即企业内部水循环使用、基地排水的再生回 用、区域内水资源开发方案和废水资源化利用，以及水资源的一体化配置和管理。 ( 3 ) 针对企业内部水资源，提出过程用水减量，实施循环水节水、水夹点等技 术手段可节水2 2 万i n 3 d ；针对石家庄化工基地内企业间用水状况，提出污水再生 回用于循环冷却水的工艺路线，实施污水再生、循环水水质稳定等技术，可回用实 现水再生1 1 万m 3 d ；针对区域内新的水资源状况，提出城市污水再生回用到工业 循环冷却水或锅炉水的技术路线，可节约新鲜水5 0 万m 3 d 。 ( 4 ) 石家庄化工基地水循环优化方案实施后，新鲜水取水量从1 0 8 万m 3 d 下 降到2 5 万m 3 d ，削减率达到7 6 9 ；污水可全部回用，实现零排放。同时，石家庄 化工基地水资源产出率可从实施前1 3 2 0 元m 3 提高到1 8 4 8 元m 3 ，单位生产总值取 水量可从实施前的7 5 6 m 3 万元降至5 4 m 3 万元，重点产品中的吨油水耗可从o 5 7 m 降到0 3 9 m 3 ，吨油排污从0 1 l m 3 降到0 0 5 m 3 。项目的实施可取得较好的经济效益、 社会效益和环境效益。 河北科技大学硕十学位论文 关键词石家庄化工基地；节水；污水资源化；水资源优化配置；零排放 n a b s t r a c t s h i j i a z h u a n gc i r c u l a re c o n o m yc h e m i c a ld e m o n s t r a t i o nb a s e ( “s 蝎i a z h u a n g c h e m i c a lb a s e ”f o rs h o r t ) i sak e yi n d u s t r i e sd e m o n s t r a t i o nz o n eo fh e b e ip r o v i n c e 8 , 0 0 0 ，0 0 0t o nr e f i n e r yp r o j e c ta sal e a d e r , f o r m i n gt h e “c o m b i n a t i o no ft h et h r e e c h e m i c a l ”p r o d u c tc h a i no fp e t r o c h e m i c a l ，c o a lc h e m i c a la n dc h l o r - a l k a l ic h e m i c a la n ds o o n , i sp o s s e s s e do fv e r ys t r o n gm a r k e tc o m p e t i t i v e n e s s h o w e v e r ，t h el o c a t i o no f s h i j i a z h u a n gc h e m i c a lb a s ei so fs e v e r ew a t e rs h o r t a g e ，s ot h eb a s e sd e v e l o p m e n ti s f a c i n gt h ec o n t r a d i c t i o np r o b l e mo fw a t e rr e s o u r c e ss u p p l ya n dd e m a n dt h a ti sm o r e p r o m i n e n t a tp r e s e n t ，t h el e v e lo fw a t e rr e c y c l i n ga c r o s st h er e g i o ni sn o th i g h ， s i m u l t a n e o u s l yt h e r ei sal a c ko fu n i f i e dp l a n n i n ga n dt e c h n i c a ls u p p o r ti nw a t e rr e s o u r c e s r e g u l a t i o n a sar e s u l t ，f o rt h ew a t e ra n dd r a i n a g es i t u a t i o no fs h i j i a z h u a n gc h e m i c a lb a s e ， i ti s n e c e s s a r yt oo p t i m i z et h ea l l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e s ，t op r o p o s ep o l i c i e sa n d t e c h n i c a ls a f e g u a r d s ，t oe n h a n c et h eb a s em a r k e tc o m p e t i t i v e n e s s ，a n dt op r o m o t et h e b a s es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t t h i ss t u d ya n a l y z e st h em a j o rc o n s t r a i n tp r o b l e ma b o u tt h eu t i l i z a t i o no fw a t e r r e c y c l i n g ，w h i c hw a sf o c u s i n go nt h ei n v e s t i g a t i o no fc u r r e n tw a t e rr e s o u r c es i t u a t i o ni n s 蝎i a z h u a n gc h e m i c a lb a s e f r o mt h ep e r s p e c t i v eo fw a t e rr e c y c l eo p t i m a la l l o c a t i o n ，t h e o p t i m i z a t i o ns t r a t e g yn a m e d t h r e e c i r c u l a t i o ni n t e g r a t i o n i sp r o p o s e di nt e r m so f e f f i c i e n tu s eo fw a t e rr e s o u r c e s t h r o u g ht h et e c h n i c a la n de c o n o m i cf e a s i b i l i t ya n a l y s i s ， t h eb e s ta v a i l a b l et e c h n o l o g yi ss e l e c t e dt oi m p r o v et h eu t i l i z a t i o nr a t eo fw a t e rr e c y c l e ， a l s ot h eo v e r a l l o p t i m i z a t i o np l a no fs h i j i a z h u a n gc h e m i c a lb a s ew a t e rr e c y c l ei s p r o p o s e d a tt h es a m et i m e ，a f t e rt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h eo v e r a l lo p t i m i z a t i o np r o g r a m ， t h i sp a p e re v a l u a t e dt h ee x p e c t e dr e s u l t ，e c o n o m i cb e n e f i t ，e n v i r o n m e n t a lb e n e f i ta n d s o c i a lb e n e f i t sa n ds oo n n l er e s e a r c hr e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) b ya n a l y z i n gt h ec u r r e n tw a t e rr e s o u r c e ss i t u a t i o no fs h i j i a z h u a n gc h e m i c a lb a s e ， t h eo v e r a l lw a t e rr e q u i r e m e n to fe n t e r p r i s e sw o u l dr e a c ht o10 8 ，0 0 0m 3 da n dt h ew a t e r d i s c h a r g eo fe n t e r p r i s e sw o u l dr e a c ht o2 6 0 0 0m d n l es h o r t a g eo ff l e s hw a t e rw o u l db e 2 0 ，0 0 0m 3 d ，s ot h er e q u i r e m e n to fs e w a g et r e a t m e n tl o a ds t i l lw o u l db eu pt o12 ，0 0 0i 一d t h em a i nf a c t o ro fc o n s t r a i n tt h eb a s e se c o n o m i c a ld e v e l o p m e n ti sw a t e rs h o r t a g e ，s oi t i se x t r e m e l yu r g e n tt of i n da l t e r n a t i v ew a t e rr e s o u r c e so rt oi n c r e a s et h eu t i l i z a t i o nr a t eo f w a t e rr e c y c l e ( 2 ) a sf o rt h ew a t e rr e s o u r c e so fs h i j i a z h u a n gc h e m i c a lb a s e ，t h i sp a p e rp r o p o s e d t h ew a t e rc i r c u l a t i o no p t i m i z a t i o ns t r a t e g yo f t h r e e c i r c u l a t i o ni n t e g r a t i o n f r o mt h el e v e l o fe n t e r p r i s e s ，b a s ea n dr e g i o n a l ，t h a ti s ，w a t e rr e c y c l i n go fe n t e r p r i s e si n t e r n a l ，w a t e rr e u s e o fb a s ew a t e rd i s c h a r g e ，t h ew a t e rr e s o u r c e sd e v e l o p m e n tp l a ni nt h er e g i o na n dm a d eu s e o fw a s t e w a t e rr e s o u r c e s ，a sw e l la si n t e g r a t e dc o n f i g u r a t i o na n dm a n a g e m e n to fw a t e r i i i 河北科技人学硕十学位论文 r e s o u r c c s ( 3 ) a sf o rt h ew a t e rr e s o u r c e so fe n t e r p r i s e st h e m s e l v e s ，i tp r o p o s e dt or e d u c ep r o c e s s w a t e r , i m p l e m e n t e dr e c y c l i n gw a t e rc o n s e r v a t i o na n dw a t e rn e t w o r k s ，w h i c hw o u l d a c h i e v e2 2 ，0 0 0 m 3 di nw a t e rc o n s e r v a t i o n f o rw a t e rs i t u a t i o no fe n t e r p r i s e s ，i tp r o p o s e d t e c h n i c a lr o u t et h a tw a s t e w a t e rr e u s ei n c o o l i n gw a t e r , i m p l e m e n t e d w a s t e w a t e r r e c l a m a t i o na n dw a t e rq u a l i t ys t a b i l i t yo fr e c y c l e dw a t e ra n ds oo n ，t h e s et e c h n o l o g i e s w o u l da e h i e v e1 1 0 0 0 m 3 di nw a t e rr e c l a m a t i o na n dr e u s i n g f o rt h en e ww a t e rs i t u a t i o n i nt h eb a s e ，i tp r o p o s e dt e c h n i c a lr o u t et h a tm u n i c i p a ls e w a g er e u s ei ni n d u s t r i a lc o o l i n g w a t e ro rb o i l e rw a t e r , w h i c hc a l lc o n s e r v ec o n s u m p t i o no ff r e s hw a t e ru pt o5 0 ，0 0 0m d ( 4 ) a f t e rt h ei m p l e m e n t a t i o no fr e c y c l i n gw a t e ro p t i m i z a t i o np r o g r a mi ns 蝎i a z h u a n g c h e m i c a lb a s e i th o p e dt h a tf r e s hw a t e rc o n s u m p t i o nw o u l db er e d u c e df r o m10 8 ，0 0 0 m 3 dt o2 5 ，0 0 0m 3 d ，r e d u c t i o nr a t eu pt o7 6 9 ，a n dw a s t e w a t e rw o u l db er e u s e dt o t a l l y a n dr e a l i z ez e r od i s c h a r g e m e a n w h i l e ，c o m p a r i n g 诵mp r i o rt oi m p l e m e n t a t i o n ，t h ew a t e r r e s o u r c ep r o d u c t i o nr a t eo fs 1 1 i j i a z h u a n gc h e m i c a lb a s ew o u l dr a i s ef r o m1 ，3 2 0y u a n m t o1 , 8 4 8y u a n m 3 ，t h eq u a n t i t yo fw a t e rd e m a n dp e rg d pw o u l dr e d u c ef r o m7 5 6m j t e n t h o u s a n d sy u a nt o5 4m 3 t e nt h o u s a n d sy u a n ，w a t e rc o n s u m p t i o no fp e rt o nf u e lw o u l d r e d u c ef r o m0 5 7m 3t o0 3 9m 3a n ds e w a g ed i s c h a r g eo fp e rt o nr u e lw o u l dr e d u c ef r o m o 1 1m ? t o0 0 5m 3i nt h ek e yp r o d u c t s 1 1 1 ei m p l e m e n t a t i o no fp r o j e c tw o u l db r i n gm u c h m o r ee c o n o m i c ，s o c i a la n de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s k e yw o r ds h i j i a z h u a n gc h e m i c a lb a s e ，w a t e rc o n s e r v a t i o n ，w a s t e w a t e rr e s o u r c e s ， w a t e rr e s o u r c e so p t i m i z a t i o n ，z e r od i s c h a r g e 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 我国化工行业发展现状 化学工业是我国重要的支柱产业，据国家统计，2 0 0 9 年全年全部规模化以上工 业增长值增长率为1 1 o ，而化学原料及化学制品制造业增长1 4 6 ，在国民经济中 属于发展较快的产业，具有举足轻重的作用。同时化学工业又是用水和排水大户， 对环境具有重要的影响。2 0 0 8 年国家环境统计数据显示，全国工业用水量占全国总 用水量的2 3 6 ，但排放的污水量却占全国污水排放总量的4 2 3 ，其中化工和石化 行业占工业废水总排放量的1 7 1 ，排放废水污染物中c o d 排放量占总排放量的 1 2 2 ，氨氮排放量占总排放量的4 1 4 。2 0 1 0 年2 月6 日发布的第一次全国污染 源普查公告指出，化工原料与制品业在各经济产业中，化学需氧量污染负荷占第 四位( 6 0 2 1 万t ) 、氨氮污染负荷居首位( 1 3 1 6 万t ) 、石油类污染负荷占第四位( o 6 6 万t 、挥发酚污染负荷居于第二位( 8 6 1 8 2 万t ) 。 在总体用水量逐年增加的背景下，工业用水在整体用水量中的比例在加大，从 1 9 8 0 年的1 0 o 增加到目前的2 3 6 以上，其中火电、钢铁、石油石化、造纸等为 高耗水行业。化工行业用水状况与国际先进水平相比存在着很大差距，据报道，美 国、加拿大和墨西哥三国化工单位产值耗水量为3 1 6 9 m 。3 万美元，而我国为 1 1 0 6 7 m - 3 ，0 美元。我国石化行业单位耗水量为1 3m 3 t 产品，世乔先进水平为o 5m 3 t 产品的耗水量，节水潜力较大。 为了推进节能减排、提高专业化程度、推进效益最大化，化工行业向园区化集 聚、集中的趋势逐渐成为产业发展主流，并且走过了一条从无到有、附加值不断增 加的发展历程。园区化发展模式可以统筹资源配置，使产业链上下游衔接，共享公 共资源、实现整体规模效益。这方面国外化学工业园区已经具有近几十年的发展历 史，比较著名的有荷兰切梅洛特、比利时安特卫普、德国切姆西特、德国法兰克福 一赫斯特工业园、美国休斯顿工业园、新加坡裕廊岛石化园区等化学工业园区。这 些化工园区的规模比较大，如美国的休斯敦化学工业园绵延3 0 0 英里海岸线汇集了 百家公司，园区产值占据美国石油化工产值的2 5 以上。并且园区的建设与规划基 本采用一体化理念，产品设计上下游关联，公用工程集中建设，物流运输统一配置， 环保设施可持续设计，并且管理实施一站式服务，特别是在水资源综合利用方面达 到了经济与环境的和谐共生。 ， 1 2国内化工园区现状及存在问题 从上世纪9 0 年代开始，工业园区作为新兴组织模式逐渐兴起与普及，目前数量 已经多达5 0 0 0 多家。化工园区也初步形成了不同梯级的建设规模，其中国家级化工 河北科技大学硕士学位论文 园区有二家，分别为上海化学工业园区和南京化学工业园区，省级以上的化学工业 园区有5 0 家，沿江沿海的化学工业园区有几十家，在建的和成型的有近3 0 0 多家， 从经济效果看成绩显著，特别是化工园区良好的投资环境吸引了一些高附加值、高 技术含量的精细化学品产品项目，产业结构更为优化。 在产业结构不断优化，产业规模不断加大的同时废物处理却更为困难。特别是 化工行业废水水质成分复杂、污染物浓度高，可生化性较差、苯类、硝基化合物等 特征污染物浓度高，该类含有高浓度、高毒性、难生化降解有机污染物的工业废水 使用常规的物理、化学和生物方法一般难以满足处理要求。除此之外，化工也是高 耗水行业，特别用于循环冷却水补水、脱盐水的新鲜水用量都很高，现实中水资源 循环利用技术与水平亟待提高。 为了建设资源节约型、环境友好型社会，促进循环经济发展，国家发展和改革 委员会、国家环境保护总局、国家统计局联合下发关于印发循环经济评价指标体 系的通知( 发改环资 2 0 0 7 1 8 1 5 号) ，特别针对工业园区提出1 4 项循环经济考评指 标，而涉及水资源循环利用的包括六项之多，即水资源产出率、单位生产总值取水 量、重点产品单位水耗、工业用水重复利用率、工业废水排放量、c o d 排放量等， 以循环经济的理念建设生态工业园区实现资源循环利用，其中工业园区水污染控制 与资源化管理是实现循环经济的关键环节。 循环经济示范园区建设中实践经验和技术措施缺乏成为主要的发展瓶颈。规划 技术、信息技术、物流链接技术、能源综合利用技术、水重复利用技术等还不够成 熟，废物链的形成有很大困难，特别是水资源综合利用、水重复利用等共性技术推 广力度不够。针对化学工业过程节水、废水污染控制等问题，国内外开展了许多的 研发与应用技术实践，也涌现了众多的技术成果。但多为单项技术开发，较少系统 对化工园区水资源化循环利用提供有效的技术支撑，更无法提供可实施的整体技术 方案和有效的管理保障措施。以水系统集成技术为基础，探索水循环经济运行模式， 以实施节水减排为目标，开发水循环的整体方案对保障循环经济的实施意义重大。 1 3 水循环经济现状 1 3 1水循环经济原理与运行模式 1 3 1 - 1水循环经济原理 淡水属可再生资源，其自然属性和经济价值要通过水循环来体现。而水循环是 自然水循环与社会水循环组成的二元水循环【l j 。人类生产生活依赖自然水循环，同 时人类的水资源消耗和污水排放又反作用于自然水循环，自然水循环与社会水循环 需要构建和谐、健康关系。水资源短缺和水污染等生存环境问题就是对自然水循环 的人为破坏，即人类的社会水循环活动降低了自然水循环中水的再生和自净能力。 2 第1 章绪论 水循环经济就是按照自然水循环运动规律重构社会水循环的经济系统，使水的 社会循环能和谐地纳入自然水循环过程中，形成健康良性的水循环以解决水资源与 水环境问题。水循环经济体现三层内涵，首先取水不超过水资源承载力，而是以自 然水资源再生能力为限；其次用水的安全保障，满足社会水循环过程中生产、生活、 生态需水量和水质要求；最后排水不超过水环境容量，回水不能超过自然水循环的 纳污自净能力。水循环经济运行目的在于实现水资源的可持续行和保持良好的水生 态环境，达到经济与环境的双重效益。 1 3 1 2水循环经济实施原则与运行模式 杨凤林等k j 提出实现水循环经济必须坚持5 r 原则，即减量化( r e d u c e ) 、再利 用( r e u s e ) 、再循环( r e c y c l e ) 、再生处理( r e c l a m a t i o n ) 、管理( r e g u l a t i o n ) 。 在水循环经济5 r 原则中，减量化是放在优先地位，提高水资源利用效率，以减少水 资源消耗量和废水产生量。其次是再利用和再循环，是污水进行串级使用或再生处 理后加以循环利用。而再生处理后的水质标准是再利用、再循环的基础保障。管理 是通过政策法规、经济杠杆等手段实施水循环经济的推动力。 j 依据5 r 原则分析水循环的目标与技术经济可行性，可构建不同层级的水循环经 济运行模式，包括小循环( 在企业内车间、工序之间进行污水串级使用或原位污水 再生回用) 、中循环( 在工业园区或城市区域内经过污水设施处理的再生水作为工业 或市政用水等，参与区域社会水循环) 、大循环( 污水处理场的再生水用于河道、湿 地等生态环境、绿化、景观用水或地下水回灌补水，参与自然水循环) 。 1 3 2国内外化工园区水循环经济研究现状 随着技术的国际化发展，水循环经济在国内外均得到很好的体现，从经济、环 境和社会效益等方面达到了一种和谐共生。比较典型的案例有卡伦堡生态园区、新 加波新生水厂、上海化学工业园区等。 卡伦堡生态工业园区一体化建设始于2 0 世纪7 0 年代，几家重要企业在废料管 理、水资源有效利用方面寻求合作，从而建立了企业间相互协作的关系，目前已经 形成了水、石膏、硫酸和生物技术污泥等材料相互依存共同利用的格局【3 】。其中水资 源一体化利用状况如图1 1 所示。 河北科技人学硕十学位论文 图1 - 1卡伦堡j j 二业尉区水资源一体化利用示意图 f 唔l - lt h ed i a g r a mo f i n g r a t e dw a t e rr e s o u r c e su t i l i z a t i o ni nk a l u n d b o r gi n d u s t r i a lp a r k 由图1 1 可见，在卡伦堡生态工业园中，淡水资源主要来自t i s s o 湖，s t a t o i l 炼 油厂使用的一部分淡水在用于冷却水后温度上升，但可以满足a s n a e s 电厂锅炉用水 使用要求。而炼油厂排放的废水经生物处理后又被用作电厂冷却水使用。n o v o n o r d i s k 生物酶制品厂废水经处理后用于g y p r o c 石膏板厂的工艺用水。a s n a e s 电厂 还使用海水作为冷却水，这部分海水在使用后温度上升，又可用于海水养殖。这样， 在一定程度上实现了工业系统内部的水资源一体化利用，减少了整个系统2 5 的需 水量。 新加坡是个岛国，淡水资源极端缺乏，主要供水水源来自马来西亚。2 0 0 0 年建 成新加坡务德区中水项目采用的原水为二级处理污水，经过微滤( m f ) 反渗透( r o ) 紫外线( u v ) 灭菌消毒的双膜法深度处理工艺，出水水质比公用事业局的自来水更 干净。但是新生水在反渗透处理后需要添加一些矿物质，为此新加坡政府决定从2 0 0 3 年2 月起，先把每天2 0 0 万加仑新生水注入蓄水池与天然水混合，再处理为饮用水供 应给公众，实现了再生水回灌地下参与自然界大循环的安全运行模式。 上海化学工业园区【4 】在建园之初联合法国苏伊士集团成立了化工区中法水务公 司，采用先进技术和专业管理系统，集中提供工业和生活用水以及污水处理服务。 统一处理各化工企业排放废水和生活污水，区内工业废水通过管道集中进入污水处 理中心，处理后进入中水回用管网，用于绿化喷灌、道路和车辆清洗。同时在园区 内建起四块人工湿地，进行污水的生态处理。不仅使水资源的回收利用率达到百分 之百，更大大提升了水质，解决有机物降解处理问题。与建立污水处理厂相比，人 工湿地的建设投资费用要少一半，运行成本可以节约三分之二。目前，上海化工区 工业水供应量达2 0 万m 3 d ，并己形成2 5 万m 3 d 的污水处理能力，实现了万元产值 耗水量1 1 1 m 3 和废水排放量5 2 m 3 ，仅为同行业循环经济目标的3 0 和1 5 。 4 第1 章绪论 通过以上水循环先进经验的探讨可知，对水循环经济运行进行深入研究是十分 必要的，可以达到这样的目的： ( 1 ) 优化生产工艺。从源头选取先进工艺降低生产和运行成本，淘汰落后的工 艺技术，特别是清洁生产技术的实施可以最大限度地减少污染源。 ( 2 ) 实现节水减排。优化园区规模用水系统，降低水量消耗，解决水资源紧张 的瓶颈，同时做到减排的效果；采用技术经济合理的污水处理工艺，提高污水深度 处理效果，依照实际应用的水质标准拓宽再生回用途径，减少新鲜水用量。 ( 3 ) 提高水资源管理水平。采用科学而又严格的管理手段进一步提升水资源的 利用层次，开发化工园区水循环的特色应用技术，产生水资源的管理效益。 1 4 研究背景、意义及主要研究内容 1 4 1 项目背景与意义 石家庄循环经济化工示范基地是以8 0 0 万吨炼油项目为龙头的河北省第一批循 环经济示范区，旨在打造石油化工、煤化工与氯碱化工等“三化合一 的产品链接， 资源、能源、环境、服务等一体化的循环经济运行模式。但该区域水资源相对短缺， 项目发展面临水资源供求矛盾较为突出的问题；整个区域水循环利用水平不高；特 别是石家庄化工基地在水资源管理上缺乏统一规划、相关机制与制度等保障措施。 解决水资源的优化配置，特别是在循环经济示范区解决水循环的瓶颈问题，具有很 好的经济效益、社会效益和环境效益。 水循环运行中节约用水、高效用水等减量化手段是缓解水资源供需矛盾的根本 途径。同时，节水的目的并不在于限制用水，而是合理和高效地用水，提高现有水 资源的重复利用率，做到按品质供水、一水多用，工业和城市污( 废) 水也可以成 为新的水资源。可以同时解决现实水资源供需矛盾和水循环利用水平问题，并可进 一步为石家庄化工基地大规模生产以及扩能改造提供水资源支撑，为生态工业园区 的发展远景提供规划设计基础，也可为国内同类园区建设提供有益的参考。 1 4 2 主要研究内容 本研究针对石家庄化工基地水资源现状，具体分析水资源化利用过程、提出石 家庄化工基地水资源利用的主要制约问题；把石家庄化工基地的水资源作为一个系 统，从水循环优化配黄的角度，针对提出的水资源利用突出问题确立出优化对策； 在充分考虑技术经济可行性的前提下，选用最佳可用技术，制定石家庄化工基地水 循环整体优化方案；从技术上分析整体优化方案实施后可达到的预期效果，并从经 济效益、环境效益和社会效益等方面进行评价。本研究的主体内容包括： ( 1 ) 石家庄化工基地水资源利用现状 通过调查石家庄化工基地各个企业的水平衡状况，分析和总结企业给水、用水、 s 河北科技人学硕十学位论文 排水的水量、污染物组成，把握石家庄化工基地整体水平衡状况，对供需矛盾、潜 力水平进行分析，为制定水循环优化对策提供现实依据。 ( 2 ) 石家庄化工基地水循环优化对策 从企业内部、企业间和区域等水循环的三个层面设计水循环的技术对策，并从 一体化角度设计实施和管理对策。对供排水、过程用水、污水再生回用、直至固体 废弃物处理技术进行必要的综述研究。 ( 3 ) 石家庄化工基地水循环整体优化方案 体现“三循环一体化 的优化设计思路，从企业内部过程用水减量化、企业间 水回用与再生利用、城市污水再生利用以及高浓盐水资源化处理等方面提出可行技 术方案，同时提出一体化的管理方案。 ( 4 ) 水循环优化方案预期效果和效益分析 对实施水循环优化方案前后的技术效果进行对比分析，并从经济效益、环境效 益、社会效益等方面进一步分析方案可达到的预期效果。 6 第3 章彳i 家庄化：f ：基地水循环优化对策 第2 章石家庄化工基地水资源利用状况 2 1石家庄化工基地概况 石家庄化工基地位于石家庄市东南部，西距石家庄市区2 0 公里，总体规划面积 6 平方公里( 如图2 一l 所示) 。石家庄化工基地成立于2 0 0 5 年1 2 月，是河北省政府 与中石化集团战略合作项目，是河北省第一批循环经济试点单位和河北省第二批重 点产业支撑项目。石家庄化工基地以石炼化炼油综合改造以及己内酰胺项目为龙头， 建设石油化工、煤化工、氯碱化工“三化合一 的循环经济化工示范区。石家庄化 工基地建设是石家庄市“十一五 期间实施“一体两翼”战略，加快城市和产业布 局调整，打造省会东部经济增长极的重大举措。石家庄化工基地遵循循环经济和“一 体化”理念，即产品项目一体化、公用辅助设施一体化、物流传输一体化、环境保 护一体化、管理服务一体化，紧密围绕石油化工、煤化工、氯碱化工产业链( 如图 2 - 2 所示) ，按照“减量化、再利用、资源化 的原则，以科学发展观为指导，以提 高资源利用效率为目标，建设独具特色的“三化合一”循环经济示范区，构建一种 连接区域产业发展整体的、生态的、立体的循环经济发展模式。 厂 蠢誊q 1 ： 甲由化由磊压珊化丹公可 石 器 庄 己内酰腋i 鬻，一矿缵嬲缀雾缫膨f 8 艿咤辫籀 i 瓷 市 东 兰 * -环 i 墓一氰跏： ，j 1 路 ：毽 孑己叠同：4 7 氯碱i 一。食成氦 i ： ? 一；“ j l y ，o ：n 二一r 确二。r * 芬# 。i ” 滋黜 ，? 1 刀l ，。i ，一，z 霸该 石家庄化工基地分三期建设：一期总投资4 0 亿元，重点建设5 0 0 万吨炼油、1 6 万吨己内酰胺、1 0 万吨环己酮等项目，基本完成基础设施建设，初步形成“三化合 一 产品链，打好循环经济示范园区的基础。二期总投资1 2 0 亿元，重点建设炼油 综合改造、6 0 万吨合成氨多联产等项目，按照一体化理念，整体实现石油化工、煤 7 河北科技人学硕十学位论文 化工、氯碱化工在项目布局、产品链接、环境保护、公辅设施、物流传输等方面的 有机结合，形成“三化合一 的产业特色。三期进一步延伸、拓展产品链，重点发 展油化工、煤化工下游产品，提升基地的竞争力。 图2 2 石家庄化工基地产业链图 f i g 2 - 2t h ei n d u s t r i a lc h a i nd i a g r a mo f c h e m i c a lb a s ei ns h i j i a z h u a n g 各项目生产工艺技术概况： 石家庄炼油厂5 0 0 力吨炼油扩能采用国内生产高标准清洁汽油的最先进技术， 对催化装置实施m i p c g p 改造，对加氢装置实施o c t - m 技术改造。与此同时还对 环保设施进行了改造，包括含硫污水汽提装置扩能改造、三套脱硫改造、硫磺回收 装置改造、污水回用改造。 石家庄化纤公司1 6 万吨己内酰胺扩能项目以国内领先的六氢苯甲酸一环己酮肟 联产己内酰胺组合工艺技术为主，将苯法新技术和甲苯法技术有机结合，生产出己 内酰胺产品。通过脱盐水吸收、活性炭吸附、电除尘器除尘、恩格拜生物倍增技术， 确保三废达标排放。 石焦集团1 0 万吨环己酮项目引进代表国际领先技术水平的日本旭化成株式会 社环己烯法工艺技术路线，与传统工艺相比，该工艺几乎可以使原料苯1 0 0 生成产 品，用氢量只有传统工艺的2 3 ，无有害环境物质产生，是循环利用原料、清洁、环 境友好的技术路线。 石焦集团1 0 万吨粗苯精制项目采用具有国际先进水平的以n 一甲酰吗啉为溶 剂的粗苯加氢工艺技术，与传统工艺相比，该工艺自动化控制高，产品质量好，产 品回收率高，节约能源，可减少大气污染物排放9 0 以上，减少污水8 0 以上，使 特征污染物苯类的排放得到有效控制。 8 第3 章= ( i 家庄化：基地水循环优化对策 河北八维化工公司1 0 万吨离子膜烧碱项目采用当前氯碱生产的最新技术 离子膜法，该法采用国内外先进的膜过滤精制、离子膜电解槽及真空脱氯工艺，流 程简单，能耗低，产品纯度高，装置占地少，安全性能高，且该工艺设置了专门的 废气处理工序，可使废气达标排放，实现清洁生产。 石家庄东华化工公司5 万吨氨基乙酸项目的工艺技术处于国际先进水平，具有 高效、低耗、质量稳定的特点，亦属国内领先，氯化尾气采用五级降膜吸收处理， 其它废气采用水喷淋吸收措施处理，外排尾气均能实现达标排放。 辛集华旭公司2 0 万吨硫磺制酸项目采用具有国内领先水平的“3 + 2 ”式五段转 化、两转两吸流程技术，采用国产开封高钒触媒，转换率达到9 9 8 5 ，采用了多项 环保工艺，实现“三废”达标排放。 2 2 石家庄化工基地可利用水资源现状 河北省人均水资源占有量为3 1 1 m 3 ，是全国平均值的1 7 。而石家庄人均水资源 量仅2 5 7 立方米，还不到全国平均水平的1 8 。平水年水资源量约2 2 4 亿立方米，年 用水量达3 9 4 亿立方米，处于“透支”状态。 ： 石家庄化工基地所在地区属于藁城市滹滏区间平原，根据河北省石家庄市地 下水资源开发利用规划( 1 9 9 7 年) 提供数据显示，该地区地下水资源开采深度在 1 5 1 5 0 米之间，多年平均开采量在2 6 5 2 3 3 万m 3 ，开采后最大水位埋深在2 4 7 5 m ， 藁城市该开采分区浅层地下水超采区面积为7 2 5 2 平方公里，深层地下水尚未超采。 预测2 0 1 0 年区域可供水量为2 4 9 8 9 万m 3 ，需水量为3 8 6 2 0 万m 3 ，缺水量为1 3 6 3 1 万m 3 ，供需比为6 4 7 。 石家庄市地处海河流域，纵跨子牙河、大清河两大水系。其中，子牙河系主要 包括滹沱河、槐河等，大清河系主要有大沙河、磁河等。滹沱河是流经石家庄市的 最大河流，河流全长5 8 8 公里，在石家庄市境内长2 5 2 8 公里，河宽2 4 公里。自7 0 年代以来，她变成了一条干河。石家庄市境内大、中、小型水库分别有4 、7 、2 1 6 座，其中岗、黄水库库容分别为1 4 、1 3 亿立方米，其它总库容7 7 8 亿立方米。岗南 水库为主要的地表水水源地。 未来南水北调p j 中线总干渠在石家庄市区、高新区、良村开发区、石家庄化工基 地、窦妪工业区等设9 个分口通过支渠分水，可形成跨流域、跨区互调水网，实现 区域水资源优化配置。石家庄市每年可得到7 8 2 亿立方米优质水源，它比岗南、黄 壁庄等1 2 座大中型水库可用水量还要多，基本能满足城市生活、工业缺水量要求。 到2 0 3 0 年，南水北调工程分配石家庄水量可达到9 4 5 亿立方米，且水质更优良，供 水过程更稳定。基本满足石家庄城市生活、工业等方面的用水需求。 石家庄市主要的污水处理厂包括桥东污水处理厂、桥西污水处理厂、高新区污 水处理厂、经济开发区污水处理厂，其中桥东污水处理厂日处理污水5 0 0 0 0 0 m 3 ，中 9 河北科技人学硕十学位论文 水深度处理能力5 0 0 0 0 0 m 3 d 。预计2 0 11 年中水处理水质可以达到1 级a 的标准，可 提供较为优质的替代水资源。 石家庄化工基地所处区域地表水系由石津渠、滹沱河、汶河及汪洋沟构成。其 中汶河与汪洋沟是两条主要的排水和纳污水系。 汶河是滏阳河上游北沙河的一支流，源于鹿泉市上寨乡五峰山，流经石家庄市 南部，经栾城县及赵县进入邢台市，于宁晋县小马村与沙河汇流。波河河全长6 2 3 k m ， 为季节性河流，支流众多而断水，1 9 6 8 年以来对汶河进行了彻底修整，大大提高了 防洪排涝能力。现上游沿途排入工业废水和生活污水，石家庄市大部分工业废水和 生活污水经总退水渠排入汶河，是汶河的主要支流，下游接纳栾城县、窦妪工业区 废水、石炼化公司废水及赵县的工业废水和生活污水。目前汶河实际是一条排污河。 汪洋沟原是滹沱河以南的自然排水沟系，沿东南方向流出藁城市，下游汇入滏 阳河。汪洋沟经人工改造后，现流经石家庄高新技术开发区东部，北与石津渠相连， 南经赵县、宁晋汇入滏阳河，设计流量为l o m 3 s ，是一条以防洪、排涝为主要功能 的半人工河道。目前，由于汪洋沟接纳了石家庄高新技术开发区及石家庄经济技术 开发区的生活污水和工业废水，实际上已成为一条排污沟。 总体状况看，石家庄化工基地所在地属于严重缺水区域，开发利用水资源是产