化肥生產污水超低排放項目實施總結

顧朝暉，崔增濤(河南心連心化肥有限公司　河南新鄉　453731)

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化肥生產污水超低排放項目實施總結

顧朝暉，崔增濤
(河南心連心化肥有限公司河南新鄉453731)

摘要在對水資源利用情況調查與分析的基礎上，實施了化肥生產污水超低排放項目。該項目第一階段實施完成后，節水效果明顯，大大提高了水資源綜合利用效率，平均噸氨廢水排放量僅2.5 m3，達到了預期效果。

關鍵詞化肥生產節水反滲透中水回用

Sum-Up of Implementation of Project of Ultra Low Effluent and Emission for Chemical Fertilizer Production

Gu Zhaohui，Cui Zengtao
(Henan Xinlianxin Fertilizer Co.，Ltd.Henan Xinxiang 453731)

Abstract Based on investigation and analysis of water resource utilization situation，the project of ultra low effluent and emission for chemical fertilizer production is implemented.After carrying out and completion of the first stage of the project，water conservation effect is significant，the water resource comprehensive utilization effect is improved greatly，average effluent volume per ton of ammonia is only 2.5 m3，attaining the desired effect.

Keywords chemical fertilizer production water conservation reverse osmosis reclaimed water reuse

目前，我國面臨的水資源短缺、水污染嚴重、水生態環境惡化等問題日益突出，已成為制約經濟社會可持續發展的主要瓶頸。繼國務院頒布《關于實行最嚴格水資源管理制度的意見》后，河南省于2013年12月陸續出臺了《河南省人民政府關于實行最嚴格水資源管理制度的實施意見》和《河南省水資源制度考核辦法》。氮肥行業屬于高能耗、高污染行業，氮肥生產既是用水大戶，又是排污大戶。面對國家不斷加大的節能減排工作力度，如何采用新技術、新工藝使噸氨煤耗、電耗、水耗等指標不斷下降，污染物排放量得到有效控制，實現企業環保與國家宏觀政策保持一致，是每個企業需要迫切解決的問題。

1　項目背景

河南心連心化肥有限公司(以下簡稱心連心公司)現有河南新鄉、新疆兩大生產基地，占地面積超過5 000畝，擁有1 200 kt/a合成氨、300 kt/a甲醇、2 100 kt/a尿素、1 000 kt/a復合肥的生產能力，建有3條固定層氣化工藝尿素生產線、1條水煤漿氣化工藝尿素生產線、6條轉鼓造粒工藝復合肥生產線、1條高塔造粒工藝復合肥生產線和1條滴灌水溶肥生產線，新疆基地的水煤漿氣化工藝尿素生產線及三聚氰胺生產線正在建設中。

自2007年起，心連心公司所有環保指標堅持符合國家標準和地方標準的要求，實行嚴格的企業內控指標與紅線預警考核機制，對污染物含量和總量指標每月實行“雙控考核”。2013年10月，心連心公司提出了噸氨外排污水≤2.5 m3的目標。

2　水資源利用分析

為了解心連心公司水資源利用情況，對化工園區二、三和四廠水資源利用情況進行了詳細調查與分析。二、三和四廠補、排水情況見表1。

表1　二、三和四廠補、排水情況

由表1可知:項目實施前，采用傳統固定層氣化工藝的二廠和三廠噸氨耗新鮮水分別為8.84 m3和8.45 m3，污水排放量分別為3.88 m3(包括生活區、澡堂等)和3.07 m3;采用新型水煤漿氣化工藝的四廠噸氨耗新鮮水14.18 m3，污水排放量約為6.80 m3。

經分析，化工園區外排水主要包括清水和污水兩大部分，清水指不經終端處理可直接達標排放的水，主要為循環水置換排污和反滲透濃水;污水指終端處理后外排水。二、三和四廠外排水情況見表2。

表2　二、三和四廠外排水情況

考慮到取水成本的提高、國家對企業污水外排政策愈加嚴格及外排水具有較大回收價值，心連心公司自2014年3月開始對外排污水進行回收利用。

3　項目實施及效果

3.1反滲透濃水再利用

由于化工園區一次水水質差，在實際運行中，濃水反滲透裝置經常出現膜堵塞的情況，運行效果較差，處于停運狀態。根據不同分廠的特點，選用2種方案對濃水進行回收利用。

(1)在原反滲透裝置基礎上再增加1段反滲透，目前濃水回收膜運行狀況良好，反滲透各段運行壓力和水量穩定，產水電導率＜500 μS/cm，回收率＞55％，脫鹽率平均為90％。但由于原水中COD含量較高，導致濃水反滲透裝置濃水中的COD含量較高，需處理后才能達標排放。

(2)濃水經預處理后進濃水反滲透回收裝置。反滲透濃水經預處理后，水質達到預期目標，濃水RO膜進水污染指數(SDI)穩定在3以下，濃水RO膜的運行壓差較之前明顯降低，濃水回收率達到50％，回收水量約為50 m3/h。預處理濃水進、出水水質見表3。

表3　預處理濃水進、出水水質

由表3可看出，預處理對電導率和Cl－沒有去除效果，而對濁度、硬度、鈣離子、SiO2的去除效果明顯，保證了反滲透膜長周期穩定運行。

3.2中水回用

中水回用的預處理采用“三法凈水”一體化工藝，總處理水量400 m3/h;后處理采用超濾加反滲透的膜法水處理工藝，總處理水量350 m3/h，制水能力240 m3/h。該項目主要對整個化工園區循環水裝置排污置換水進行處理回收利用，同時根據中水回用負荷，對終端外排口合格污水進行部分回收利用，作為化工園區各循環水補水。

由于二、三廠部分循環水中添加的藥劑含有季銨鹽類物質，故僅對四廠循環水進行回收利用，運行負荷相對較低。從運行情況看，中水回用“三法凈水”預處理與反滲透濃水預處理效果相同，即對電導率和Cl－沒有去除效果，而對SiO2、濁度、硬度、鈣離子、鐵離子的去除效果明顯，因此，“三法凈水”預處理裝置的長周期穩定運行保證了中水回用膜的長周期穩定運行。

3.3循環水高濃縮倍數運行

因一次水中Cl－含量較高，與堿度、硬度等指標不匹配，在堿度、硬度等指標偏低的情況下，Cl－含量已接近指標上限。為了防止設備腐蝕，將Cl－質量分數控制在400×10－6，該指標設定偏低，與新國標(GB 50050—2007)中的要求(Cl－質量分數700×10－6)有較大差距，Cl－含量成為影響循環水排污的主要瓶頸。為了減少排污、保證循環水處理效果，通過引入國際知名公司的先進循環水管理經驗，采用新型水處理藥劑，在保證處理效果的前提下，使循環水排污量大大降低。以12 000 m3/h合成循環水為例，采用先進管理方法和新型藥劑后，腐蝕率、黏泥沉積量、垢黏附速率、污垢熱阻等優于GB 50050—2007中的要求，Cl－質量分數從400×10－6升至800×10－6，循環水排污量由25 m3/h降至5 m3/h，節水效果顯著。

3.4氣化灰水系統優化

氣化灰水系統補水主要有尿素解吸廢液、變換冷凝液、脫鹽水、泵密封水及液位計沖洗水，總補水量約90 m3/h。泵密封水和液位計沖洗水為脫鹽水，用量約30 m3/h，直接補入灰水系統。由于灰水系統中COD、氨氮等指標設定值較低以及泵密封水補入的影響，造成灰水液位、水質不穩定，波動較大。

通過對密封水和沖洗水改造、優化灰水排放指標和灰水補充水的梯級利用，煤氣化廢水外排量大幅減少。通過優化，灰水系統外排水量由100 m3/h減少至75 m3/h，同時也保證了灰水系統水質的穩定。

3.5尿素解吸廢液回收利用

尿素解吸廢液回收利用分兩期實施，一期已投運，處理能力為40 m3/h。處理后的尿素解吸廢液水質: COD 30 mg/L，氨氮30 mg/L左右，尿素質量分數＜2×10－6。尿素解吸廢液(約90℃)先經換熱器換熱降溫至50℃以下，然后經螯合樹脂床處理，氨氮質量濃度降至2 mg/L以下，樹脂的洗脫率達90％以上，產水pH在3～4，可用作循環水補水，有利于提高循環水的濃縮倍數，并減少濃硫酸用量。

3.6管理方面

建立分廠生產用水定額考核制度，對各分廠的用水量進行定額限制，用水量直接與全體員工的工資相關聯，提高了全員節水意識。

改變傳統循環水處理觀念，引入“水保姆”的概念，由國際知名水處理公司進行循環水水質管理，雙方定期對處理效果進行診斷分析，保證處理效果，減少污水排放量。

生活區全部改裝節水型水龍頭，并對餐廳、澡堂及生活區各用水點安裝水表進行計量統計，建立生活用水定額管理考核制度，將污水終端處理達標水作為廁所沖洗水進行回用，節水效果顯著。

3.7項目實施效果

項目第1階段實施完成后，節水效果明顯。水煤漿氣化生產線合成氨廢水排放量已由開車時的噸氨7.5 m3降至3.5 m3(包括尿素系統和生活排污水)，固定層氣化生產線合成氨廢水排放量由同期的噸氨3.0 m3降至1.9 m3，全公司平均噸氨廢水排放量為2.5 m3。

4　計劃實施項目

(1)引用黃河水。心連心公司現一次水采用地下井水，隨著用水量的增大，地下水位逐年下降，水質變差，導致循環水、脫鹽水等系統整體排污量增大。目前，引用黃河水管道已鋪設完畢，計劃購買廠區附近的賈太湖作為沉淀池。

(2)污水處理終端優化整合。目前，化工園區外排污水分別由二廠和四廠污水終端處理合格后達標排放。根據國家政策及公司發展規劃，超低排放項目實施后，隨著二廠和四廠污水處理終端負荷的降低，逐步將二廠的污水處理終端進水送至四廠污水處理終端集中處理，最終實現化工園區污水處理終端整合。根據國家政策的調整，將公司所有污水送至距廠區8 km左右的市政污水處理廠統一處理，以降低公司運行成本;將污水處理廠的排水作為中水回用，供應本公司及周邊的企業。

(3)高濃度有機廢水處理。借鑒浙江豐登化工股份有限公司的廢水處理經驗，利用水煤漿氣化爐對變換冷凝液、精醇殘液及熱電廢油水等高濃度有機廢水進行資源化利用;同時回收利用周邊造紙廠、制藥廠的高濃度有機廢水。

(4)高濃度鹽水再利用。反滲透濃水再利用和中水回用實施后，大量高濃度鹽水因無法處理而外排，造成水資源的浪費。目前，雖然多效蒸發及零排放技術相對比較成熟，但投資和運行成本相對較高，影響了該項目的大范圍推廣。煤化工企業每年有大量的低品位熱源，下一步擬將低品位熱源的開發利用與高濃度鹽水的回收利用有機結合，以降低項目運行成本，實現變廢為寶，提高資源利用率。

5　結語

超低排放項目的節水效果顯著，各類污水按照“源頭控制、污污分流、清清分流、分級利用”的原則，通過整合化工園區各類水資源，大大提高了水資源綜合利用效率，使噸氨排水量大大降低，但與噸氨排水量＜1.5 m3的目標仍有較大差距。

(收稿日期2015-05-11)

中圖分類號:X703

文獻標識碼:B

文章編號:1006-7779(2016) 01-0051-03