甕福紫金化工股份有限公司水平衡治理研究分析

劉顯波，王國鑫

（甕福紫金化工股份有限公司，福建龍巖 364200）

甕福紫金化工股份有限公司（以下簡稱公司）于2010年成立，以上游20萬t/a銅冶煉裝置副產的80 萬t/a 硫酸為主要基礎原料，進一步衍生出磷化工、氟化工、碘化工和建材產品，形成了相對完整的產業鏈，是典型的循環經濟項目；現裝置規模為濕法凈化磷酸30萬t/a、磷酸30萬t/a、磷酸二銨40萬t/a，以及配套的紙面石膏板5 000 萬m2/a、水泥緩凝劑80萬t/a。

1 公司給、排水簡介

公司主要工業用水由紫金銅業有限公司水庫提供，原水供水能力為1 400 m3/h；位于界區外的取水泵站將原水通過輸水管線送至一體化凈水裝置（設計能力為1 350 m3/h），經凈化處理后由7 500 m3的貯池向生產裝置提供生產、消防用水。

公司排水主要為各生產裝置產生的生產用水、生活污水、初期雨水及事故狀態下排放的生產污水等。公司自備一個工業污水處理站，設計最大處理能力為200 m3/h，設計進水水質ρ（F-）≤3 000 mg/L、ρ（P2O5）≤10 000 mg/L，采用石灰二級處理法對酸性廢水進行酸堿中和反應，經處理后污水達到《磷肥工業水污染物排放標準》（GB 15580—2011）大型企業一級排放標準后回收利用或排放至化工園區生產污水管網。處理后主要水質指標：pH 6 ～9、ρ（固）≤30 mg/L、ρ（F）≤10 mg/L、ρ（磷酸鹽）（以P計）≤20 mg/L、ρ（砷）≤0.5 mg/L（正常情況下不含）。

公司生產污水貯存設施為7萬m3的渣場調節水池（回收渣場的導滲水（池水）），以及7 000 m3的事故收集池。

公司原有水平衡設計主要依托污水處理達標排放，產品帶水，各冷卻塔蒸發消耗，以及磷酸、磷酸二銨、熱電各裝置煙囪熱源帶走水分等方式來實現。

2 公司原水平衡治理存在的主要問題

公司自投產之初，由于系統設計存在缺陷，外加公司在給水及排水管理上缺乏科學性，在生產管理中手段單一、簡單粗放，分頭治理，效率低下，特別是對公司用水未進行系統性的規劃管理，導致給水與排水極不平衡，對生產經營影響較大，也給公司帶來較大的安全環保隱患。公司原水平衡治理具體存在以下幾個方面的問題。

2.1 原設計存在較大缺陷

公司3 個主體裝置分別由3 家設計院進行總包設計和建造。3家設計院僅設計了所轄區域內的生產用水、生產廢水，對公司整個區域內的初期雨水回收、清污分流、生活污水梯級利用等并未系統全面考慮。

2.2 生產管理經驗不足

投產之初，各裝置生產以追求產量為主，并未對裝置的使用水和產生廢水進行精準、高效管理，尤其是濕法磷酸裝置和凈化磷酸裝置，容易產生含磷、氟酸性廢水的地方較多，比如沖洗水、清洗廢水，粗放式地排往污水處理裝置，導致公用工程裝置廢水處理量較大。

2.3 水平衡治理缺乏系統性

廠區雨水污染面積大、清污分流效果差，工藝水使用量居高不下，造成大量雨水、清水進入生產系統，而生產系統無法完全回收，大量生產廢水排往污水處理站；而公司污水貯存能力最大不足8萬m3，污水貯存調節能力嚴重不足；外加公司所處區域全年降雨量大（廠區年降水總量超過130萬m3，平均每月11萬m3），渣場調節水池長期處于高液位，存在較大的安全環保隱患。

針對廢水產生的源頭、區域未做深入區分研究，對不同濃度、不同成分的廢水未進行分類、循環以及梯級利用，水平衡治理缺乏系統性。

2.4 對環保監管升級敏銳度不夠

隨著國家環境保護升級，對“三廢”治理的監管要求越來越嚴，公司建廠期間對環保管理的升級重視性不足。在建設初期，廠區污水可以處理后達標排放，但環保管理升級后，總排口排放水必須達到國家地表三類水的排放標準才能排放，也就是指標必須滿足pH 6.5 ～8.5、ρ（固）≤20 mg/L、ρ（氟化物）（以F 計） ≤1 mg/L、ρ（磷酸鹽）（以P計）≤0.2 mg/L、化學需氧量（COD）≤20 mg/L、ρ（氨氮）≤0.5 mg/L等要求，公司污水處理達不到標準要求，處理后的中水也必須進行回收利用。因此，原設計主要采用污水處理達標排放實現水平衡的方式被打破，公司產生的所有污水必須自行消化吸收，才能保證公司水平衡。

3 水平衡治理的整改措施

針對上述問題，公司從2012年開始，利用4年時間，對所屬各裝置給水與排水進行系統梳理與整改，具體整改如下。

3.1 清污分流整改

1） 廠區雨污分流 公司地處福建省，降雨量豐富且相對集中，廠區匯水面積較大，為了減少初期雨水回收量，公司各裝置生產廠房、廠棚增設雨水收集設施，將所有儲槽頂部、罐區增設雨棚與引水設施。

2） 磷石膏渣場雨污分流 一是對堆存的磷石膏表面覆蓋防滲膜，防止雨水進入渣場；二是將渣場未堆存區域增設截洪溝與擋水面，將雨水引出渣場，最大化地減少雨水降至酸性介質區域，最小量地回收雨水。

3） 廠區清污分流 加強各裝置的“跑冒滴漏”治理，一是對易“跑冒滴漏”的設施與設備進行升級改造，降低泄漏風險；二是對易“跑冒滴漏”區域或管廊架下方進行分區硬化防腐，增設污水回收設施，防止污染面擴大；三是對各生產裝置根據“跑冒滴漏”發生的概率大小采取分段、分區域隔離，各區域增設圍堰與回收設施，在降雨及受污染時可以分區域獨立回收。

4） 合格冷凝液全部回用 磷酸車間濃縮換熱器冷凝液、凈化磷酸車間換熱器冷凝液均增加在線電導率檢測系統。在線電導率檢測合格的冷凝液全部由脫鹽水車間統一處理回用；不合格的冷凝液按照酸性水回用。

3.2 梯級利用改造

1） 所有機泵密封水分裝置循環利用 對每個生產裝置的機泵密封水、冷卻水、水環水系統進行整改，由以前的單一式、敞開式，整改成循環閉式系統；每個裝置建立密封水微型循環、冷卻系統，確保密封水重復使用。建立起裝置自主管理的機泵密封水循環冷卻使用制度。更換所有密封件材質，如真空泵、輸送泵、管線、閥門等盡量使用316L材質。并對每個裝置建立工藝水用水考核獨立核算制度。

2） 對酸性循環水進行降磷整改與管理 對磷酸濃縮、低位閃冷、凈化磷酸預處理濃縮系統增設除沫器，降低進入酸性循環水洗滌系統的不凝性氣體液沫中的磷含量，同時禁止用池水或其他高含磷污水作為酸性循環水的補水，以控制酸性循環水中ρ（P）≤500 mg/L、ρ（F）≤3 000 mg/L為目標進行管理與考核。公司酸性循環水系統改造前后酸性循環水中磷、氟含量變化見表1。

表1 公司酸性循環水系統改造前后磷、氟含量變化

3） 建立梯級利用管理制度與機制 以清潔循環水系統、酸性循環水系統、渣場調節池與污水處理站事故池為調節平臺，對所有含氟、磷污水進行分類管理，梯級利用。一是將渣場調節池、凈化磷酸裝置等含磷、氟高的污水用作磷精礦制漿用水及磷酸二銨裝置尾洗用水；二是將各裝置機泵密封水、初期雨水、酸性循環水用作過濾機的洗水，并且嚴禁含磷高的水進入過濾機洗水；三是所有含磷高的污水嚴禁進入酸性循環水，酸性循環水只能用清潔循環水與雨水管回收水進行補充，各類污水嚴禁相互污染；四是各裝置區域雨水系統確保合格，降雨時能及時排放，不回收雨水。

3.3 其他整改措施

1） 廠區生活污水設施升級改造 通過技術整改，增加1套生活污水處理系統，對廠區生活污水單獨回收處理，然后直接補給清潔循環水系統或制漿系統，全年可減少直接進入生產系統的生活污水10萬m3。

2） 將年度檢修與降雨豐枯結合 濕法磷酸生產對水的需求量很大，為了充分利用福建降雨集中且偏多的特點，公司生產安排與降雨豐枯結合。降雨集中且偏多期間，濕法磷酸裝置安排大負荷生產且不安排年度檢修任務；10—12 月屬于福建龍巖的枯水期，可以安排年度檢修任務，這樣既解決了降雨期間的廢水使用問題，又減少了外購水量。

3） 優化生產管理模式 一是在每年雨季前將渣場兩調節池拉空；二是將各裝置用水與排水按噸P2O5納入績效考核機制；三是加強各裝置區域雨水管網的環保考核力度；四是對酸性循環水磷、氟指標進行考核。

4 水平衡治理取得的成效

公司經過連續4年的系統分析治理、整改、再分析治理、再整改，從2016 年開始已實現水平衡為負，取得的主要效果如下。

1） 污水處理站實現零運行率 2013—2016年公司污水處理站運行時間與污水處理量統計見表2。由表2 可知，2015 年，公司污水處理站運行率降為0，直接節省成本約1 800 萬元，公司已申請廢水零排放企業。

表2 2013—2016年污水處理站運行時間與污水處理量統計

2） 公司磷、氟收率大幅度提升 因為沒有污水處理與排放，大大降低了磷、氟的外排總量，系統中磷、氟的收率取得了大幅度提升。2012—2013年公司對氟回收系統進行了重要技改，加之后來的水平衡治理，公司噸P2O5氟回收量從2012年的46 kg上升到2019年的62 kg（見表3）；2015年以來共回收水、渣中的磷、氟資源約2 萬t，合計產生的經濟效益約9 740 萬元，產生的環保效益、社會效益不可估量；特別是氟的收率達到行業較高水平。

表3 歷年來磷酸產量及氟的收率統計

3） 公司工藝水取水量大幅度降低 公司2013—2018年外購水量及外購水率對比見表4。由表4可知公司從紫金銅業有限公司外購水量從設計初始的1 872 000 m3/a，降至2016年的264 237 m3；每年節約工藝水使用量1 607 763 m3，噸P2O5磷酸外購水量從2013年的9.17 m3下降至2016年的4.62 m3，外購水率從2013 年的10.63%降至2016 年的0.95%；每年節約用水產生經濟效益超過321.5萬元。

表4 公司2013—2018年外購水量以及外購水率對比

5 總結

甕福紫金化工股份有限公司通過一系列的管理創新和技術改造后，從2016 年開始已經完全實現了水平衡為負，生產污水處理站實現零運行率；在水平衡方面通過幾年的治理，有效地保證了生產系統的正常運行，大大提升了公司在雨季時的安全、環保抗風險能力；有效降低了公司外購水量，提升了磷與氟等資源的綜合利用效率和回收率，為公司生產經營創造了較大的經濟效益、環境效益和社會效益。公司在水平衡方面的管理創新與技改在磷復肥與磷化工行業中具有示范作用，值得在行業中推廣運用。