淺談氮肥企業(yè)污水“零排放”與循環(huán)經(jīng)濟(jì)

崔宇慧 王晉莉

（山西晉豐煤化工有限責(zé)任公司,山西 晉城 048000）

我國氮肥企業(yè)起步較晚，1941年氮肥總產(chǎn)量僅為4.8萬噸，發(fā)展到2010年就已成為擁有600多家氮肥企業(yè)的世界第一大氮肥生產(chǎn)國，成為國家工業(yè)發(fā)展的一個(gè)大行業(yè)，但氮肥企業(yè)飛速發(fā)展帶來造成的污染卻不容樂觀，其污染物排放量居化工行業(yè)前列。據(jù)統(tǒng)計(jì)，氮肥企業(yè)廢水排放量約占整個(gè)化工企業(yè)的43%。面對水資源缺乏、企業(yè)用水量大、節(jié)能減排等問題，氮肥行業(yè)實(shí)行“零排放”已勢在必行。

1 氮肥企業(yè)零排放技術(shù)

以煤為原料的氮肥企業(yè)，在生產(chǎn)過程中隨時(shí)都會產(chǎn)生循環(huán)水、尿素冷凝液廢水、鍋爐廢水、含油廢水等，企業(yè)如何采用水處理技術(shù)，重新利用水資源，實(shí)現(xiàn)零排放成為關(guān)注熱點(diǎn)。

1.1 造氣廢水處理

造氣廢水中主要包含揮發(fā)酚、氰化物、SS、硫化物和氨氮等污染物，具有水量大、水溫高、氰化物及懸浮物含量高的特點(diǎn)，其處理方法多采用沉淀、冷卻、生化等技術(shù)進(jìn)行處理。

采用平流自然沉淀后經(jīng)冷卻后循環(huán)使用的方法，處理后仍會存在循環(huán)水中懸浮物含量較高、外排量大的現(xiàn)象。相對于傳統(tǒng)工藝，加入微渦流處理設(shè)備后，循環(huán)水在反應(yīng)池內(nèi)形成微小渦流，與污水中的凈化劑充分接觸，懸浮物減少，排污量降低。整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)和清潔生產(chǎn)，同時(shí)也為系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

1.2 循環(huán)水系統(tǒng)處理

循環(huán)水在氮肥生產(chǎn)中起到工業(yè)冷卻作用，也是污水排放量較大的部分，如不進(jìn)行妥善處理將造成水體富營養(yǎng)化、水資源浪費(fèi)。循環(huán)水系統(tǒng)的運(yùn)行除了要確保換熱效果，還要提高濃縮倍數(shù)、減少補(bǔ)水量，減少（或消除）結(jié)垢、腐蝕性和菌藻滋生這三種危害現(xiàn)象。

1.2.1 藥劑方面：

循環(huán)水大多通過加入以一定比例混合的緩蝕劑、阻垢劑和殺菌劑，防止設(shè)備結(jié)垢、腐蝕，從而穩(wěn)定生產(chǎn)、減少污染、保證生產(chǎn)裝置“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行，逐漸實(shí)現(xiàn)零排放。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，循環(huán)水運(yùn)行環(huán)境在不斷改變，這就需要“對癥下藥”。

氮肥廠生產(chǎn)中會有一定量的氨泄漏，常常會出現(xiàn)高鈣、高硬及嚴(yán)重結(jié)垢的現(xiàn)象，針對這種情況，可選用JH-521緩蝕阻垢加酸調(diào)節(jié)pH 值的處理方案，并輔以非氧化性殺菌劑JH-712 及氧化性殺菌劑JH-714進(jìn)行交替殺菌滅藻；同時(shí)選用大分子有機(jī)磷PAPEMP、磺酸鹽堿共聚物及其他系列藥劑復(fù)合，形成PAPEMP+AA/AMPS/PHA+鋅鹽，來提高阻垢效果。

有實(shí)驗(yàn)表明，可利用鋁材加工廠排放的含偏鋁酸鈉廢水，以旁流方式加入循環(huán)水，降低硬度（處理后硬度僅為1.0mmol/L，與弱酸樹脂軟化處理后硬度相當(dāng)），提高了循環(huán)水濃縮倍數(shù)。偏鋁酸鈉本身又具有緩蝕作用，可減緩系統(tǒng)腐蝕，達(dá)到“以廢治廢”的目的。

1.2.2 處理工藝方面：

循環(huán)水處理除加藥控制外，還可以通過改變工藝流程來凈化水質(zhì)。循環(huán)水補(bǔ)反滲透脫鹽水及終端處理技術(shù)，即利用反滲透處理一次水補(bǔ)水，變循環(huán)水后期處理為前期處理，降低補(bǔ)水中Ca2+、Mg2+含量，提高濃縮倍數(shù)，減少排污（工藝流程見下圖）。各循環(huán)系統(tǒng)排污水進(jìn)入終端池，進(jìn)一步處理后可作為其它循環(huán)冷卻階段的補(bǔ)水，降低污水處理壓力。

圖循環(huán)水補(bǔ)反滲透脫鹽水及終端處理技術(shù)

針對較為大型的循環(huán)水系統(tǒng)，經(jīng)研究提出——三級旁流處理工藝。該工藝主要包含了纖維過濾（Ⅰ）、弱酸樹脂軟化（Ⅱ）和反滲透工藝（Ⅲ）三個(gè)處理單元，可根據(jù)水質(zhì)的不同情況構(gòu)成Ⅰ、（Ⅰ+Ⅱ）或（Ⅰ+Ⅱ+ Ⅲ）組合工藝。通過實(shí)例分析表明，該工藝可顯著減少補(bǔ)水、排污和水處理劑費(fèi)用，改善水質(zhì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)“零排放”。

1.3 尿素工藝?yán)淠核饧夹g(shù)

尿素合成工段反應(yīng)過程中會產(chǎn)生大量解析廢水，其主要成分為：尿素為0.4～ 1.5%、NH3為 3.5～ 5.5%、CO2 為2～3%，其余為水。現(xiàn)大都采用水解——解吸技術(shù)，回收冷凝液中的尿素NH3、CO2，同時(shí)降低尿素氨耗，減輕或消除對環(huán)境的污染。經(jīng)過深度解析后，出水可能含有0.3%的尿素、0.07%的氨和其它雜質(zhì)，仍有有腐蝕、結(jié)垢的傾向。此時(shí)解析水可送入多介質(zhì)過濾器除去部分Fe2+，然后進(jìn)入微絮凝軟化器降低硬度，之后通過除氧器除去氧氣，最后經(jīng)給水泵送往造氣夾套鍋爐使用。深度水解技術(shù)已國產(chǎn)化，并在國內(nèi)裝置上成功使用，其工藝運(yùn)行穩(wěn)定、維修次數(shù)少、運(yùn)行費(fèi)用低，同時(shí)提高了設(shè)備管道的使用壽命，實(shí)現(xiàn)了零排放。

2 零排放帶來的循環(huán)經(jīng)濟(jì)

循環(huán)經(jīng)濟(jì)不僅是一種全新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，也是一場物質(zhì)變換革命。實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)必須經(jīng)歷：廢物回收利用——逐步減少排放——全新封閉式零排放，這三個(gè)階段的發(fā)展變化。循環(huán)經(jīng)濟(jì)的本質(zhì)是生態(tài)經(jīng)濟(jì)，以減量化、再使用、再循環(huán)為基本行為準(zhǔn)則，是解決目前可持續(xù)發(fā)展中資源與環(huán)境問題的最佳途徑。

氮肥企業(yè)生產(chǎn)中存在循環(huán)水（包含合成、尿素、脫碳等系統(tǒng)）排污、造氣污水、尿素解析廢水等污水，零排放工程就是提高用水效率，最大限度減少排放、減少環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)工業(yè)用水的最大化、最優(yōu)化利用。通過采用先進(jìn)的處理技術(shù)、科學(xué)合理的管理，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會效益“雙贏”的目標(biāo)，同時(shí)也體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本思路。“減量化”——合成氨采用醇烴化精制工藝，避免銅洗舊工藝含銅、氨氮廢水的產(chǎn)生，同時(shí)副產(chǎn)甲醇；脫硫、脫碳?xì)怏w凈化采用非氨栲膠溶液和NHD溶液，消除氨污染，同時(shí)副產(chǎn)硫磺。“再使用”——尿素工藝?yán)淠骸⒔馕鰵堃航?jīng)深度水解處理，可做為脫鹽水供鍋爐使用或供給循環(huán)水補(bǔ)水；氣體壓縮裝置所產(chǎn)生的廢油，經(jīng)過油水分離回收重新利用。“再循環(huán)”——對于不能直接循環(huán)利用的廢水，企業(yè)通過自建污水處理廠，進(jìn)行生物脫氮、MBR膜處理，再經(jīng)過臭氧化、過濾器、反滲透處理等一系列過程，實(shí)現(xiàn)中水回用，作為“新鮮水”再循環(huán)利用。

山西晉豐煤化工有限責(zé)任公司本著“開源節(jié)流、清污分流、廢水逐級處置，多級利用、綜合治理、中水回用”的水處理思路，以技改、大修項(xiàng)目為主導(dǎo)，實(shí)施節(jié)能減排，污水處理站處理后的水85%以上回用，每年可回收水59.4萬噸，并減少外排污水79.2噸，降低了消耗、節(jié)約了成本，在保障了“零排放”工程的同時(shí)，推動了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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