1、我國(guó)水資源狀況
目前世界面臨著嚴(yán)重的水危機(jī)，我國(guó)的水資源短缺問(wèn)題與世界相比更加突出。我國(guó)是一個(gè)干旱、缺水嚴(yán)重的國(guó)家，淡水資源總量為28000億m3，占全球水資源的6％，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大，居世界第四位。但人均只有2200m3，僅為世界平均水平的1/4，在世界上名列第121位，是世界上13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。
水資源短缺與污染問(wèn)題嚴(yán)重并存。工業(yè)迅速發(fā)展，導(dǎo)致水污染日趨嚴(yán)重。全世界每年排放工業(yè)廢水約4260×108m3，這使可供人類(lèi)使用總量1/3的淡水資源受到污染，導(dǎo)致本來(lái)就很緊張的淡水資源雪上加霜。作為用水大戶和排污大戶的石化企業(yè)，節(jié)水減排是石化企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展非解決不可的大事。
2、我國(guó)石化企業(yè)用水狀況
國(guó)內(nèi)石油化工企業(yè)所在地區(qū)的水資源狀況差異很大，所處地區(qū)的人均水資源占有量為160470t，且有60%以上的企業(yè)處在嚴(yán)重缺水地區(qū)。并且我國(guó)石油化工企業(yè)都是大型聯(lián)合企業(yè)，用水量大、污水排放多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997年原石油化工系統(tǒng)加工原油消耗新鮮水13.5億t，約占全國(guó)工業(yè)用水總量的2.78%，廢水排放總量8.75億t，占全國(guó)工業(yè)廢水排放總量的3.85%，2002年全國(guó)石油化工廢水排放總量達(dá)33.7億t，占全國(guó)廢水排放總量的17.8%。近年中國(guó)石化企業(yè)用水情況見(jiàn)表1。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷增加，搞好水資源的綜合利用對(duì)我國(guó)石油化工企業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重大意義，節(jié)水和減少排污問(wèn)題顯得尤為重要。目前盡管節(jié)水減排工作取得了可喜的成效，但是我國(guó)石油化工行業(yè)每年污水排放量仍達(dá)8億t以上，而目前的污水回用率僅為30%，可見(jiàn)石油化工行業(yè)節(jié)水的潛力巨大，任務(wù)艱巨。
3、石化企業(yè)節(jié)水減排理論與技術(shù)
石化企業(yè)是用水大戶，用水量中約80%以上是用作冷卻水，其余是作為其他工藝用水和生活用水等等。冷卻水如能盡量減少直流而進(jìn)行高效率的循環(huán)使用，用水量就能大大減少，故石化企業(yè)節(jié)水的重點(diǎn)是冷卻水，循環(huán)冷卻水的使用水平是衡量企業(yè)用水合理性的重要指標(biāo)。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)石油化工企業(yè)節(jié)水減排，提高水的綜合利用率越來(lái)越重視，這方面的研究也成為熱點(diǎn)，已經(jīng)形成多種相關(guān)的節(jié)水減排理論和技術(shù)，現(xiàn)就比較典型的幾種作一介紹：
3.1 數(shù)學(xué)優(yōu)化理論
從20世紀(jì)80年代起，水的優(yōu)化分配就已開(kāi)始研究，且僅針對(duì)簡(jiǎn)單的單雜質(zhì)系統(tǒng)。到目前數(shù)學(xué)優(yōu)化理論有了較大發(fā)展。該方法是在工程師定義的約束條件下，以產(chǎn)生新鮮水流量的最小值為目標(biāo)函數(shù)的非線性規(guī)劃。其主要內(nèi)容是：建立結(jié)構(gòu)模型，找出約束條件，形成數(shù)學(xué)模型，即非線性方程組，最后通過(guò)數(shù)學(xué)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)最優(yōu)用水系統(tǒng)。該方法是處理多雜質(zhì)和特殊模型的用水系統(tǒng)問(wèn)題的有效工具，其中研究較多的有超結(jié)構(gòu)模型等，其缺陷在于結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。
3.2 水量平衡測(cè)試?yán)碚?br />
水量平衡測(cè)試技術(shù)是指導(dǎo)企業(yè)水系統(tǒng)中用水元節(jié)水的重要方法。該理論是通過(guò)企業(yè)用水現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)各用水單元進(jìn)行水量平衡測(cè)試，找出取水量、補(bǔ)充水量、復(fù)用水量、排水量、耗水量及滲漏水量之間的關(guān)系，繪制水量平衡圖；開(kāi)發(fā)查漏技術(shù)，建立快速有效的查漏方法，查找漏點(diǎn)并進(jìn)行修復(fù)和改造；通過(guò)用水的合理化分析，制定有效的節(jié)水方案、措施及行業(yè)用水定額體系。但是，該理論僅限于單元節(jié)水研究，缺乏對(duì)系統(tǒng)的整體性優(yōu)化研究。
3.3 水夾點(diǎn)技術(shù)
水夾點(diǎn)技術(shù)由英國(guó)曼徹斯特理工學(xué)院的YPWang和RobinSmith于1994年首次提出，將20世紀(jì)90年代得到極大發(fā)展的過(guò)程集成技術(shù)應(yīng)用于新鮮水用量最小化、廢水產(chǎn)生量最小化和廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。也就是說(shuō)，水夾點(diǎn)技術(shù)是通過(guò)構(gòu)造濃度組合曲線找出夾點(diǎn)，計(jì)算鮮水消耗的最小流量和廢水產(chǎn)生的最小流量。依據(jù)系統(tǒng)所需的工藝水質(zhì)和水量狀況，通過(guò)將部分過(guò)程用水進(jìn)行一水多用、循環(huán)復(fù)用、串聯(lián)使用、或加水稀釋后再用等，重新對(duì)水的流向和流量進(jìn)行合理規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)新鮮水消耗的流量最小和廢水產(chǎn)生流量最小。
目前，水夾點(diǎn)技術(shù)在工程的應(yīng)用中都獲得了較好的節(jié)水減排成效，其推廣應(yīng)用的價(jià)值越來(lái)越被人們重視。梁偉等以水的循環(huán)利用率最大為目標(biāo)，運(yùn)用水夾點(diǎn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化進(jìn)行分析、綜合和改造用水操作，并把計(jì)算機(jī)技術(shù)與水夾點(diǎn)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，能夠使水夾點(diǎn)技術(shù)更有效、更快捷、更準(zhǔn)確地完成水系統(tǒng)優(yōu)化的改造。湯小玲等[6]應(yīng)用水夾點(diǎn)技術(shù)對(duì)焦化用水操作進(jìn)行了詳細(xì)分析，實(shí)際應(yīng)用得到了很好的效果?？梢?jiàn)應(yīng)用水夾點(diǎn)理論對(duì)企業(yè)用水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以獲得很好的節(jié)水減排效果，有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
4、石化企業(yè)節(jié)水減排措施
目前對(duì)石化企業(yè)實(shí)施節(jié)水減排的措施除了企業(yè)對(duì)用水系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃、改變廢水回用觀念外，還應(yīng)完善用水工藝、開(kāi)發(fā)廢水回用技術(shù)，完善并推廣節(jié)水減排理論的工程應(yīng)用。
目前世界面臨著嚴(yán)重的水危機(jī)，我國(guó)的水資源短缺問(wèn)題與世界相比更加突出。我國(guó)是一個(gè)干旱、缺水嚴(yán)重的國(guó)家，淡水資源總量為28000億m3，占全球水資源的6％，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大，居世界第四位。但人均只有2200m3，僅為世界平均水平的1/4，在世界上名列第121位，是世界上13個(gè)人均水資源最貧乏的國(guó)家之一。
水資源短缺與污染問(wèn)題嚴(yán)重并存。工業(yè)迅速發(fā)展，導(dǎo)致水污染日趨嚴(yán)重。全世界每年排放工業(yè)廢水約4260×108m3，這使可供人類(lèi)使用總量1/3的淡水資源受到污染，導(dǎo)致本來(lái)就很緊張的淡水資源雪上加霜。作為用水大戶和排污大戶的石化企業(yè)，節(jié)水減排是石化企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展非解決不可的大事。
2、我國(guó)石化企業(yè)用水狀況
國(guó)內(nèi)石油化工企業(yè)所在地區(qū)的水資源狀況差異很大，所處地區(qū)的人均水資源占有量為160470t，且有60%以上的企業(yè)處在嚴(yán)重缺水地區(qū)。并且我國(guó)石油化工企業(yè)都是大型聯(lián)合企業(yè)，用水量大、污水排放多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997年原石油化工系統(tǒng)加工原油消耗新鮮水13.5億t，約占全國(guó)工業(yè)用水總量的2.78%，廢水排放總量8.75億t，占全國(guó)工業(yè)廢水排放總量的3.85%，2002年全國(guó)石油化工廢水排放總量達(dá)33.7億t，占全國(guó)廢水排放總量的17.8%。近年中國(guó)石化企業(yè)用水情況見(jiàn)表1。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷增加，搞好水資源的綜合利用對(duì)我國(guó)石油化工企業(yè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重大意義，節(jié)水和減少排污問(wèn)題顯得尤為重要。目前盡管節(jié)水減排工作取得了可喜的成效，但是我國(guó)石油化工行業(yè)每年污水排放量仍達(dá)8億t以上，而目前的污水回用率僅為30%，可見(jiàn)石油化工行業(yè)節(jié)水的潛力巨大，任務(wù)艱巨。
3、石化企業(yè)節(jié)水減排理論與技術(shù)
石化企業(yè)是用水大戶，用水量中約80%以上是用作冷卻水，其余是作為其他工藝用水和生活用水等等。冷卻水如能盡量減少直流而進(jìn)行高效率的循環(huán)使用，用水量就能大大減少，故石化企業(yè)節(jié)水的重點(diǎn)是冷卻水，循環(huán)冷卻水的使用水平是衡量企業(yè)用水合理性的重要指標(biāo)。
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)石油化工企業(yè)節(jié)水減排，提高水的綜合利用率越來(lái)越重視，這方面的研究也成為熱點(diǎn)，已經(jīng)形成多種相關(guān)的節(jié)水減排理論和技術(shù)，現(xiàn)就比較典型的幾種作一介紹：
3.1 數(shù)學(xué)優(yōu)化理論
從20世紀(jì)80年代起，水的優(yōu)化分配就已開(kāi)始研究，且僅針對(duì)簡(jiǎn)單的單雜質(zhì)系統(tǒng)。到目前數(shù)學(xué)優(yōu)化理論有了較大發(fā)展。該方法是在工程師定義的約束條件下，以產(chǎn)生新鮮水流量的最小值為目標(biāo)函數(shù)的非線性規(guī)劃。其主要內(nèi)容是：建立結(jié)構(gòu)模型，找出約束條件，形成數(shù)學(xué)模型，即非線性方程組，最后通過(guò)數(shù)學(xué)優(yōu)化軟件設(shè)計(jì)最優(yōu)用水系統(tǒng)。該方法是處理多雜質(zhì)和特殊模型的用水系統(tǒng)問(wèn)題的有效工具，其中研究較多的有超結(jié)構(gòu)模型等，其缺陷在于結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜。
3.2 水量平衡測(cè)試?yán)碚?br />
水量平衡測(cè)試技術(shù)是指導(dǎo)企業(yè)水系統(tǒng)中用水元節(jié)水的重要方法。該理論是通過(guò)企業(yè)用水現(xiàn)狀調(diào)查，對(duì)各用水單元進(jìn)行水量平衡測(cè)試，找出取水量、補(bǔ)充水量、復(fù)用水量、排水量、耗水量及滲漏水量之間的關(guān)系，繪制水量平衡圖；開(kāi)發(fā)查漏技術(shù)，建立快速有效的查漏方法，查找漏點(diǎn)并進(jìn)行修復(fù)和改造；通過(guò)用水的合理化分析，制定有效的節(jié)水方案、措施及行業(yè)用水定額體系。但是，該理論僅限于單元節(jié)水研究，缺乏對(duì)系統(tǒng)的整體性優(yōu)化研究。
3.3 水夾點(diǎn)技術(shù)
水夾點(diǎn)技術(shù)由英國(guó)曼徹斯特理工學(xué)院的YPWang和RobinSmith于1994年首次提出，將20世紀(jì)90年代得到極大發(fā)展的過(guò)程集成技術(shù)應(yīng)用于新鮮水用量最小化、廢水產(chǎn)生量最小化和廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。也就是說(shuō)，水夾點(diǎn)技術(shù)是通過(guò)構(gòu)造濃度組合曲線找出夾點(diǎn)，計(jì)算鮮水消耗的最小流量和廢水產(chǎn)生的最小流量。依據(jù)系統(tǒng)所需的工藝水質(zhì)和水量狀況，通過(guò)將部分過(guò)程用水進(jìn)行一水多用、循環(huán)復(fù)用、串聯(lián)使用、或加水稀釋后再用等，重新對(duì)水的流向和流量進(jìn)行合理規(guī)劃，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)新鮮水消耗的流量最小和廢水產(chǎn)生流量最小。
目前，水夾點(diǎn)技術(shù)在工程的應(yīng)用中都獲得了較好的節(jié)水減排成效，其推廣應(yīng)用的價(jià)值越來(lái)越被人們重視。梁偉等以水的循環(huán)利用率最大為目標(biāo)，運(yùn)用水夾點(diǎn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化進(jìn)行分析、綜合和改造用水操作，并把計(jì)算機(jī)技術(shù)與水夾點(diǎn)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，能夠使水夾點(diǎn)技術(shù)更有效、更快捷、更準(zhǔn)確地完成水系統(tǒng)優(yōu)化的改造。湯小玲等[6]應(yīng)用水夾點(diǎn)技術(shù)對(duì)焦化用水操作進(jìn)行了詳細(xì)分析，實(shí)際應(yīng)用得到了很好的效果?？梢?jiàn)應(yīng)用水夾點(diǎn)理論對(duì)企業(yè)用水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以獲得很好的節(jié)水減排效果，有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
4、石化企業(yè)節(jié)水減排措施
目前對(duì)石化企業(yè)實(shí)施節(jié)水減排的措施除了企業(yè)對(duì)用水系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃、改變廢水回用觀念外，還應(yīng)完善用水工藝、開(kāi)發(fā)廢水回用技術(shù)，完善并推廣節(jié)水減排理論的工程應(yīng)用。
