石油助剂生产过程中废水（含表面活性剂/ 聚合物）的循环利用工艺设计

引言

石油助剂是石油勘探开发的关键材料，其生产过程中会产生大量工艺废水，主要来源于反应釜清洗、产品分离提纯、设备冲洗等环节。此类废水中不仅含有未反应的原料，还包含反应副产物、盐类及悬浮杂质，传统处理方式多以“达标排放”为目标，采用简单的混凝 - 生化工艺，虽能降低部分污染物浓度，但未实现水资源的循环利用，与当前节水减排、循环经济的发展要求不符。设计科学的废水循环利用工艺，将处理后的废水回用于生产环节，既能减少新鲜水用量，又能降低污染物排放量，对石油助剂企业降低生产成本、提升环境效益具有重要意义。

1 石油助剂生产废水（含表面活性剂聚合物）的污染特征

一是成分复杂且稳定性高。废水中的表面活性剂具有乳化作用，使废水中的油类、有机物形成稳定的水包油乳液，常规沉淀难以破乳；聚合物则通过分子链缠绕形成黏稠体系，不仅吸附悬浮杂质，还会包裹污染物，阻碍后续处理单元对污染物的去除。二是 COD 值高且降解性差异大。表面活性剂与聚合物的存在使废水COD 值普遍较高，且不同类型污染物的生物降解性差异显著，部分非离子表面活性剂可被微生物降解，而高分子量聚合物因分子结构稳定，难以被微生物分解，易造成生化处理单元负荷过高。三是水质波动大。受生产批次、产品类型影响，废水的 pH 值、污染物浓度会出现较大波动，例如生产阴离子表面活性剂时废水呈酸性，而生产聚醚类助剂时废水呈碱性，这种波动易导致处理工艺运行不稳定，影响出水水质[1]。

2 石油助剂生产废水循环利用工艺设计

2.1 预处理单元

（1）破乳处理。针对表面活性剂导致的废水乳化问题，采用化学破乳 + 物理强化结合的方式。化学破乳通过投加破乳剂，破坏表面活性剂的乳化膜，使油相、水相分离；物理强化可采用超声破乳或微电解工艺，超声破乳通过高频振动打破乳液稳定性，加速油水分离；微电解则利用铁碳填料形成的微电池效应，氧化降解部分表面活性剂，同时增强破乳效果。破乳处理后，废水的乳化状态被破坏，为后续混凝沉淀创造条件。（2）混凝沉淀。破乳后的废水进入混凝沉淀单元，通过投加混凝剂与助凝剂，使废水中的悬浮物、破乳后的油类及部分聚合物形成絮体，通过重力沉淀去除。该环节需重点控制混凝剂投加量与pH 值，混凝剂投加量不足会导致絮体形成不充分，去除效率低；投加过量则会增加废水 COD 值； pH 值需调节至混凝剂最佳反应范围确保絮体沉降性能良好。混凝沉淀可去除废水中 60%-80% 的悬浮物、 30%-50% 的聚合物及部分表面活性剂，显著降低废水黏度与COD 值。（3）水质调节。混凝沉淀出水进入调节池，通过搅拌装置实现水质均匀混合，缓冲进水水质波动；同时根据后续深度处理单元的需求，调节废水的pH 值与温度；若废水中盐度较高，可通过稀释或投加缓蚀剂，避免后续设备腐蚀与膜污染。调节池还需设置液位控制与应急排放装置，确保工艺运行的安全性与灵活性[2]。

2.2 深度处理单元

（1）生化处理。预处理出水首先进入生化处理单元，利用微生物的代谢作用降解可生物降解的表面活性剂与有机物。根据废水的可生化性，可选择厌氧-好氧组合工艺，厌氧处理通过厌氧菌分解高分子聚合物与难降解有机物，将其转化为小分子有机物，同时降低废水黏度；好氧处理则利用好氧菌进一步降解小分子有机物与残留的表面活性剂，大幅降低废水COD 值。为提升生化处理效率，可在曝气池中投加特效菌种，增强微生物对特征污染物的降解能力；同时控制溶解氧浓度与污泥龄，避免污泥膨胀，确保生化系统稳定运行。生化处理可去除废水中 40%-60% 的COD值，且能有效降解易生物降解的表面活性剂。（2）膜分离处理。生化处理出水仍含有少量残留的表面活性剂、聚合物及盐类，需通过膜分离技术进一步提纯。根据回用需求，可选择超滤（UF）与反渗透（RO）的组合工艺，超滤膜可截留废水中的悬浮杂质、胶体及未降解的聚合物大分子，防止后续反渗透膜污染；反渗透膜则通过压力驱动，截留水中的盐类、小分子表面活性剂及溶解性有机物，使出水水质达到生产回用标准。膜分离单元需配套清洗系统，定期对膜组件进行清洗，去除膜表面的污染物，恢复膜通量；同时设置膜浓水回收装置，将浓水回流至预处理单元重新处理，减少废水排放量[3]。

2.3 回用保障单元

（1）水质适配处理。针对不同回用用途，对膜分离出水进行针对性处理，回用于反应配料的废水，需通过精密过滤去除微量悬浮物，避免影响产品质量；回用于设备清洗的废水，可投加少量缓蚀剂，防止设备腐蚀；回用于冷却用水的废水，需投加阻垢剂，抑制管道结垢。水质适配处理确保出水与回用场景的精准匹配，提升循环利用的安全性 [4]。（2）水质监测与调控。在回用管网的关键节点设置在线监测设备，实时监测出水的 COD 值、电导率、pH 值、悬浮物浓度等指标，若监测数据超出回用标准，系统自动切换至新鲜水供应，并发出报警信号，避免不合格废水进入生产环节；同时建立离线检测机制，定期对回用水的污染物含量进行实验室分析，确保回用水质长期稳定。（3）系统联动控制。采用自动化控制系统，实现各处理单元的联动运行，例如，当调节池液位过高时，自动降低进水流量；当膜通量下降至阈值时，自动启动膜清洗程序；当回用水需求量变化时，自动调节回用泵频率，平衡供需关系。系统联动控制不仅提升了工艺运行的自动化水平，还能及时应对突发情况，保障循环利用系统的稳定运行 [5]。

结束语

石油助剂生产废水的循环利用工艺设计需围绕“分级处理、回用适配”的核心思路，通过预处理单元破除乳化、去除杂质，为后续处理创造条件；通过生化 - 膜分离组合的深度处理单元，实现表面活性剂、聚合物及难降解有机物的深度去除；通过回用保障单元确保出水与生产需求精准匹配。该工艺不仅能有效降低污染物排放量，还能显著减少新鲜水用量，符合石油助剂企业节水减排与循环经济的发展需求，进一步提升循环利用系统的效率与稳定性，为石油助剂行业的绿色可持续发展提供技术支撑。

参考文献：

[1] 冯骞. 添加助剂的SBS 改性沥青及混合料路用性能和效益分析[D]. 西华大学 ,2024.

[2] 中国石油石油化工研究院的催化裂解制低碳烯烃技术通过验收[J]. 石油炼制与化工 ,2023,54(09):66.

[3] 赵晖 , 王高伟 , 李茂帅 , 等 . 石油树脂加氢催化剂研究进展 [J]. 化工进展 ,2023,42(12):6310-6324.

[4] 邱鑫 . 新型 FCC 催化剂 - 助剂的制备及催化裂化产物调控 [D]. 大连理工大学 ,2022.

[5] 吴淑正 . 负载型磷化镍催化剂的制备及其 C9 石油树脂加氢性能的研究[D]. 福州大学 ,2022.