一、行業現狀與廢水特征

我國石油煉化行業年加工原油超6億噸，產生含油廢水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）

復雜有機物：含酚類（10 - 100mg/L）、多環芳烴（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）

水質波動大：煉制不同油品導致污染物譜變化超30%

傳統處理技術瓶頸：

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、核心技術集成創新

（一）多級氣浮強化除油系統

構建"渦凹氣浮 - 電解氣浮 - 溶氣氣浮"三級處理鏈：

渦凹氣浮：曝氣機產生微米級氣泡（直徑10 - 50μm），去除80%以上浮油

電解氣?。篋SA陽極（鈦基涂層釕銥）產生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

協同效應：

電化學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合

在鎮海煉化應用數據顯示：

油類形態 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"電 - Fenton - 光催化"耦合氧化體系：

電 - Fenton：

三維電極反應器（鐵 - 碳填料，Fe/C質量比3:1）

H?O?原位生成（電流密度20mA/cm2）

對酚類去除率>95%（COD降解率70%）

光催化：

TiO?/g - C?N?復合材料（禁帶寬度1.8eV）

UV - LED光源（波長365nm，光量子效率85%）

多環芳烴降解率>85%

協同機制：

電化學還原Fe3?為Fe2?（再生效率>90%）

光生電子增強·OH生成速率（2 - 3倍）

某乙烯廠實測數據：

進水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 - 余熱發電"產業鏈：

油品分離：

氣浮浮渣經離心機脫水（含水率<80%）

溶劑萃取回收輕質油（純度≥95%）

污泥處理：

高溫熱解（500 - 600℃）產合成氣（H? + CO）

焚燒殘渣制建材（重金屬浸出率<0.1mg/L）

能源回收：

反應器余熱用于預熱進水（節能20%）

污泥熱解氣發電（效率25%）

在茂名石化項目中：

年回收輕質油5000噸（價值3000萬元）

發電量滿足處理設施30%用電需求

減少固廢填埋量80%

三、系統集成與智能控制

（一）數字孿生優化平臺

開發"多物理場模擬 - 動態優化 - 故障診斷"智能系統：

實時監測30項參數（pH、ORP、油含量等）

基于機器學習預測藥劑消耗（誤差±3%）

自動生成最佳運行方案（噸水能耗降低15%）

在中海油惠州項目應用后：

處理成本下降18%（節省2.2元/m3）

人工干預減少80%

設備壽命延長25%

（二）能量自維持設計

構建"太陽能 - 生物質能 - 余熱"互補系統：

光伏發電（覆蓋30%廠房屋頂，裝機1MW）

污泥厭氧發酵產沼氣（發電效率30%）

反應器余熱回收供暖（滿足冬季50%用熱）

經測算：

系統能源自給率可達55%

年減少碳排放1.8萬噸

四、典型工程案例解析

中石化鎮海煉化分公司（日處理5萬噸）：

工藝配置：

三級氣?。?000m3/h） + 電 - Fenton（1500m3/h）

光催化反應器（500m3/h） + MBR（2000m3/h）

運行指標：

項目 進水 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%

經濟效益：

年節水1825萬噸

回收輕質油2.5萬噸（價值1.5億元）

減少污水處理費600萬元/年

五、技術發展趨勢與挑戰

當前研究重點：

? 新型電極材料開發（如石墨烯 - 銥氧化物涂層）

? 光催化 - 生物膜耦合降解技術

? 數字孿生與AI強化學習融合

面臨挑戰：

超高濃度乳化油（>1000mg/L）高效破乳

持久性有機污染物（POPs）深度礦化

系統抗有機負荷沖擊能力優化

六、實施路徑與政策支持

企業分階段部署策略：

基礎改造期（0 - 1.5年）：

安裝多級氣浮與催化氧化系統

部署在線監測網絡

優化升級期（1.5 - 3年）：

集成資源回收與能源系統

開發智能控制模型

智慧運營期（3年后）：

實現處理過程無人值守

達成碳中和運行目標

政策支持方向：

將油品回收率納入煉化企業考核指標

提供催化氧化耗材稅收優惠

建立含油廢水處理技術標準

石油煉化含油廢水處理正從"污染治理"向"資源循環 - 能源再生"轉型，該優化方案為行業綠色低碳發展提供了創新路徑。