石化行业是国民经济的重要支柱产业。近年来,我国石化行业按照规模化、园区化、上下游一体化的发展思路,进一步改善并优化了产业布局,形成了长江三角洲、珠江三角洲、环渤海地区三大石化产业集聚区[1],并重点建设大连长兴岛(西中岛)、河北曹妃甸、江苏连云港、上海漕泾、浙江宁波、广东惠州、福建古雷七大石化产业基地[2]。但总体上,我国石化企业依然存在规模小、产能分散,园区规划、建设和管理水平参差不齐等问题,由此产生了一系列生态环境问题,引起社会广泛关注[3]。在此背景下,如何针对不同石化产业基地做好水安全保障工作,事关基地绿色可持续发展,同时也影响区域水资源可持续利用与生态环境保护。

1、我国石化产业基地基本情况

目前,我国石化产业布局基本完成,基地建设有序推进。大连长兴岛(西中岛)、河北曹妃甸、江苏连云港和福建古雷石化产业基地总体发展规划获得批复,其他基地尚处于规划发展之中。其中大连长兴岛(西中岛)基地初步形成了以恒力石化等企业为主体的石化产业集群,拟打造具有世界先进水平和国际竞争力的炼化一体化基地[4];河北曹妃甸基地以原油炼化一体化项目为主线,形成多产品链、多产品集群的世界一流临港石化产业基地;江苏连云港基地以炼油、乙烯、芳烃一体化为基础,以清洁能源、有机原料和合成材料为主体,以化工新材料和精细化工为特色,形成大型炼化一体化基地[5];上海漕泾基地以石油和天然气化工为重点,发展合成新材料、精细化工等石油深加工产品,形成完整的上、中、下游产品链;浙江宁波基地以炼油、乙烯为龙头产业,发展基本化工原料及石化深加工产品,基地内建有全国最大的炼化一体化企业—镇海炼化,拥有2300万t/a原油加工能力和100万t/a乙烯裂解装置,拟打造成我国最具竞争力的国家级石化产业基地;福建古雷基地重点发展乙烯、芳烃及化工新材料、专用化学品等高端石化产品,拟形成面向国内及东南亚市场、上下游一体化的石化产业集群[6];广东惠州基地已形成2200万t/a炼油、220万t/a乙烯的产业规模,成为国内炼化一体化规模最大的石化产业基地[7],拟打造规模、水平均居世界前列的世界级石化产业基地。

2、我国石化产业基地水资源开发利用中存在的问题

结合石化产业基地所在区域水资源条件,梳理我国石化产业基地水资源开发利用中存在的问题如下。

2.1水资源短缺问题日益突出

我国多数石化产业基地所在区域人均水资源量偏低,水资源短缺是基地发展面临的主要问题[8,9,10]。据统计,除福建省漳州市和广东省惠州市人均水资源量高于2000m3外,其余地区人均水资源量均低于1000m3,已批复的大连长兴岛(西中岛)、河北曹妃甸、江苏连云港人均水资源量分别为590m3、340m3和390m3,均属于严重缺水地区。浙江宁波、福建古雷、广东惠州水资源总量虽然相对丰富,但时空分布不均,面临水源型、水质型、工程型缺水等问题[11,12,13]。目前,石化基地供水以调水、引水为主,伴随石化基地的集聚发展,产业规模将进一步扩大,如大连长兴岛规划到2030年形成4000万t级炼油能力(远景达到6000万t),福建古雷规划2030年原油加工能力、乙烯产能、PX产能分别为5000万t/a、500万t/a、580万t/a,产能增加必然导致需水量增加,水资源短缺问题进一步凸显。

2.2非常规水源利用程度不高

我国多数石化产业基地非常规水源开发利用程度不高,占总供水量比例相对较低。近年来,部分石化基地所在区域海水直接利用和淡化工程的规模虽有所增加,但海水直接利用主要用于核电、电力和钢铁等行业,海水淡化则以民用为主,石化基地海水利用整体偏少[14]。虽然石化基地污水处理能力不断提升,但相应的再生水厂建设及处理能力尚无法满足回用要求。目前,连云港虽建有多个污水处理厂,但尚未建设再生水厂,基本无再生水利用。曹妃甸因缺乏配套的再生水工程而将废水直接排放入海,未能有效利用。随着石化产业的发展,基地废水排放量将逐年增加,石化基地废水再生利用面临更大的挑战。此外,基地内雨水收集、监测、利用水平仍然偏低,大多数基地内初期雨水经处理达标后外排。

2.3水资源管理有待进一步加强

目前,七大石化产业基地区域用水水平整体高于全国平均水平,其中宁波市、大连市的万元GDP用水量约为全国平均水平的1/3。但基地间用水水平存在明显差异,部分基地用水效率相对偏低。随着节水技术改造以及管理水平的提升,石化基地用水水平具有一定的提升空间。同时,区域多部门管理协调不足,缺乏综合协调机制,尚未建立统一高效的管理体制。此外,石化行业用水定额体系尚需进一步完善。如国家规定现有企业生产加工吨原油用水量不大于0.75m3/t,新建石油炼制企业加工吨原油用水量不超过0.6m3/t,部分地区也因地制宜地制定了定额[15]。如辽宁省用水定额最低,加工吨原油用水量不大于0.58m3/t,江苏省、福建省用水定额则明显高于国家标准(见表1)。

2.4水资源保护形势严峻

我国石化产业基地多处于沿海海岛地区,随着资源约束日益趋紧,基地内水资源保护形势也更加严峻。目前,石化生产过程中有毒、有害及难降解的污染物不易处理[16],同时,石化产业基地内废水来源复杂、水质波动大,由此导致基地内污水处理厂运行负荷高,难以实现达标排放目标。如连云港石化产业基地所处的徐圩新区,2018年徐圩新区内烧香支河水质未达到Ⅳ类标准,主要超标因子为石油类、五日生化需氧量、化学需氧量。此外,部分石化产业基地近岸海域海水水质存在不同程度的富营养状态。如宁波近岸海域富营养化程度总体较高,水质较差,主要污染指标为无机氮和活性磷酸盐。

表1石化产业基地所在区域石油炼制和乙烯生产用水定额

3、我国石化产业基地水安全保障措施

3.1严格取水许可,加强供水保障

我国石化产业基地规模化、一体化发展对水资源需求提出了更高要求,积极推进规划水资源论证,强化取水许可,从源头做好基地发展与区域水资源条件评估十分重要。通过完善规划水资源论证制度,从源头上把好水资源开发利用关,加快推动石化产业基地规划水资源论证工作。加强建设项目水资源论证制度实施,对于新建、改(扩)建的石化项目,严格论证项目取用水合理性分析和配套节水技术评估,依法依规淘汰落后生产工艺技术,全面禁止不符合产业政策的项目上马,对未依法开展和完成水资源论证工作的建设项目不予批准。明晰政府、企业等各类主体权责,制定水资源论证后评估程序和问责办法,完善水资源论证后评估制度。严格取水许可审批,对取用水总量达到或超过取用水总量控制指标的地区,暂停审批建设项目新增取水;对取用水总量接近取水总量控制指标的地区,限制审批建设项目新增取水。强化取水许可监督管理,从严核定许可水量、严格取水工程验收、严格监督管理。对取水许可有效期满申请延续的,应根据石化产业基地建设实际情况,从严削减不合理取用水指标。建立取水许可电子台账,规范取用水管理。

在强化水资源刚性约束的同时,针对石化企业生产连续性强、用水量大等特点,进一步提升石化产业基地供水保障能力。当前,七大石化基地供水水源多为跨区域引水、调水,在统筹考虑区域水资源条件、水系格局和生态环境的基础上,应根据区域非常规水源开发潜力、利用成本等因素,不断完善水资源配置格局,合理有序开发水资源。加强石化基地供配水设施建设,加大供水管网改造力度,完善供水管网体系,推进净配水工程建设,不断提高各基地供水保障能力。

3.2推进节约用水,提高用水效率

石化企业生产过程中涉及多种生产装置与工艺,不同生产装置与工艺对水资源量质需求各不相同。应积极践行绿色生产方式,加大清洁生产推行力度,根据不同用水环节水量和水质要求,优化用水系统,加强水资源串级利用、一水多用、分级分质利用,提高水资源循环利用率。目前,上海石化通过推进污水回用、冷凝水回用等措施提高了废水循环利用率和凝结水回收利用率。镇海炼化通过完善相关制度、改进不合理用水点等措施减少用水量。强化用水定额约束机制,推动石化企业加快节水技术改造。根据发展定位及规划目标,七大石化产业基地将重点发展以石油炼制和乙烯生产为主的炼化一体化项目,应根据石化行业发展、水资源条件变化及时制(修)订与更新国家及地方用水定额,提高石化行业和产品用水定额的先进性、合理性和实用性。以乙烯生产用水定额为例,目前河北省、上海市、福建省尚未制定乙烯生产用水定额,对石化基地乙烯生产用水管理缺乏约束。

3.3加大非常规水源利用,促进水资源统一配置

根据石化产业基地水资源条件,因地制宜推动非常规水源利用十分迫切。如大连长兴岛当地水资源可利用总量较少且时空分布不均,岛内地下水亦十分匮乏,利用再生水、海水淡化等非常规水源是缓解基地建设的必要措施;河北曹妃甸非常规水源开发利用工程较少,再生水直接排放入海;连云港石化产业基地原为徐圩盐场,基本无淡水资源,主要依靠引调江淮水,如何将基地再生水进行综合利用亦十分重要。应深入挖掘再生水、海水淡化、雨水等非常规水源开发利用潜力,因地制宜地制定基地非常规水源开发利用方案,加快推进非常规水源开发利用基础设施建设,促进非常规水源纳入水资源统一配置。在再生水利用方面,应根据基地建设情况加快污水处理厂升级改造,提高污水处理能力。同时,结合石化企业用水需要,推动再生水处理厂和配套管网建设。在海水利用方面,积极利用海水作为石化企业生产的冷却用水,加强基地海水淡化利用的可行性、合理性论证,推动河北曹妃甸、江苏连云港、福建古雷基地海水淡化利用基础设施建设,提高海水淡化与综合利用能力。在雨水收集利用方面,充分利用沿海地区雨水较为丰富的特点,适当增加雨水蓄集设施,进一步提高雨水利用水平。

3.4强化风险管理,做好应急水源

石化企业生产用水量大且用水连续性高,随着石化产业基地建设的快速推进,用水需求将不断增加,对水安全保障能力提出了更高要求。石化行业生产过程中伴随着易燃、易爆、高压、有毒等因素,保障消防用水是降低安全事故对周边环境破坏影响的重要措施。因此,应增强风险防控意识,强化风险管理,建设应急水源,有效应对处理正常供水水源不足或者突发性事件等状况。加快实施石化产业基地应急备用水源地建设,提升园区应急供水能力。在保障基地供水安全的前提下,合理利用应急水源。如连云港石化基地所处徐圩新区备用水源库区设置了预处理区、复合湿地净化区、生态蓄水区3个功能分区,通过水库生态预处理区和复合湿地净化区提升水质,以保障新区供水安全,同时也改善蓄水区周边生态环境。

3.5制定水资源管理控制指标,支撑水资源精细化管理

牢固树立绿色发展理念,统筹基地发展定位、规划布局、区域水资源禀赋、用水水平以及非常规水源开发利用等因素,合理设定石化产业基地层面的水资源管理控制指标,并纳入国土空间规划以及相关专项规划。同时,针对石化产业基地布局调整以及用水节水水平提升等情况推进水资源利用动态管控。在节水管理评价指标制定方面,石化行业仅针对石油炼制生产环节制定了节水型企业技术和管理考核指标与要求,而石化有机原料、合成树脂、合成橡胶、合成纤维等中下游产品尚缺乏相应的节水评价指标。同时应结合石化产业上中下游产业链用水特点,从取水、重复利用、计量、排水、非常规水源利用、管理制度、节水技术改造等方面,制定石化产业不同阶段管理控制指标,支撑水资源精细化管理。

3.6加强基地取用水监测、统计和管理工作

加强石化产业基地取用水监测、统计与管理是健全环境治理监管体系和落实用水总量控制的重要措施。当前,七大石化产业基地处于不同程度的发展阶段,基地取用水监测、统计和管理工作相对薄弱,应按照加强重点监控用水单位监督管理的要求,强化取用水计量监控,完善取用水统计体系,全面提高监测自动化、标准化、信息化水平。在基地建设过程中,应配备专业队伍开展日常取用水监测、统计与管理,定期发布取用水监控信息。此外,定期开展主要用水设备、主要生产工艺用水量、水循环利用率等统计,分析用水节水水平,核对修订供用水计划。健全计量监控设备,并定期对设备进行检查维修。基于现代化和信息化手段,实现取用水数据在线采集与实时监测。同时开展供水管网漏损管控工作,建立供水管网及配套设施维护机制,严格控制用水综合漏损率。实行计划用水制度,合理安排用水。

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基金:国家自然科学基金(51722905);中央财政水资源节约､管理与保护项目(126302001000160081);水利标准制修订项目(126302001000180011);江苏省“333高层次人才培养工程”专项资金;江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目(JNHB-068);中央分成水资源费(1261530210031).