河南省氮肥行業分布及水污染治理措施

李哲　李潔　劉馳

【摘 要】氮肥生產過程中會排出大量含COD、氨氮、總氮的廢水，對水環境改善造成巨大壓力。通過對河南省氮肥行業現狀的研究，闡明河南省氮肥企業數量、規模、工藝現狀，分析氮肥行業廢水產生環節，提出氮肥行業水污染治理措施。

【關鍵詞】氮肥行業；水污染物；治理措施

中圖分類號： X786 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）36-0253-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.108

河南省是重要的合成氨及氮肥生產基地，近年來河南氮肥工業經歷改革、調整、發展，使行業在產品、產業結構、技術裝備、污染治理等多方面取得了較大轉變。然而隨著我國環保要求的不斷提高，河南省對氮肥工業的污染治理要求也進一步加嚴。氮肥工業即是耗水大戶，也是排污大戶[1]。其廢水排放點多，主要污染因子包括COD、氨氮、總氮、懸浮物、氰化物、硫化物、酚類等，成分較為復雜，若不經過有效處理而排放到環境中，將對人體健康和生態環境造成影響。因此水污染治理是保障氮肥工業可持續發展的重要環節。

1 河南省氮肥行業現狀及分布

1.1 企業數量及規模情況

河南省氮肥行業在經歷了一系列的資源整合、淘汰落后產能之后，企業數量進一步減少，產能進一步集中。根據2016年統計結果，河南省尚有氮肥企業27家，主要分布在新鄉、焦作、駐馬店、開封、洛陽等地，企業產品以尿素、合成氨聯產甲醇、碳銨為主。企業合成氨總產能593.5萬噸/年。其中，合成氨產能30萬噸/年以上的有9家，18萬噸/年至30萬噸/年的有2家，18萬噸/年以下的有16家。氮肥企業合成氨產能規模分布情況見圖1。

1.2 企業生產工藝裝備情況

河南省氮肥企業絕大多數以煤為原料進行生產，僅有個別企業采用天然氣或焦爐氣為原料。經過近年來的發展，河南省氮肥行業工藝裝備水平不斷提高，但大多數企業仍采用固定床間歇氣化工藝，僅有4家企業采用連續加壓氣化工藝（包括水煤漿爐與粉煤航天爐兩種爐型）。原料氣凈化工段中常用的脫硫工藝有栲膠脫硫、克勞斯硫回收等工藝；脫碳工藝常采用碳丙脫碳、變壓吸附脫碳、低溫甲醇洗脫碳等；精制工藝常采用甲烷化、醇烷化及低溫液氮洗工藝等。尿素合成工藝常采用水溶液全循環法、二氧化碳汽提法和氨汽提法。

2 氮肥行業廢水產生環節

氮肥企業的生產廢水排放點較多，從企業生產工藝分析，其生產過程中產生的廢水主要來自三個部分：原料氣合成工段產生的廢水；尿素、碳銨、硝酸銨等氮肥合成工段產生的廢水；以及循環冷卻水。

原料氣合成工段產生的廢水主要有：（1）原料氣洗滌冷卻過程中產生的含酚、氰、硫化物、氨、COD等的造氣廢水；（2）脫硫工序產生的脫硫廢液；（3）變換冷凝液；（4）醇氨聯產過程中有甲醇精餾殘液，COD較高；（5）氨合成工序中油分離器排污的含油、氨廢水。氮肥合成工段產生的廢水主要有[2]：（1）尿素合成過程產生的含有高濃度尿素和氨的冷凝液；（2）碳酸氨尾氣洗滌塔產生的含氨廢水（3）硝酸銨生真空蒸發工序產生的含氨廢水

3 水污染治理措施

氮肥企業廢水來源復雜，應先進行分類收集、分質處理，并盡可能回收利用后，再排入終端污水處理站進行綜合處理。氮肥企業廢水主要處理工藝流程見圖2。

3.1 幾種常用的廢水分質處理技術

3.1.1 造氣廢水微渦流塔板澄清技術

造氣廢水主要來自于原料氣的洗滌凈化過程，水中含有大量的懸浮物，需進行沉淀澄清處理，目前較為常用的是微渦流塔板澄清。微渦流澄清器主要包括塔板、斜管和排污三大部分[3]。加入絮凝劑的造氣廢水首先經由格柵塔板形成細小渦流，在渦漩作用下形成絮體，吸附水中細小顆粒形成大顆粒沉降，同時利用斜管可減少沉降時間，提高沉降效率。沉降后的清水溢流至冷卻塔，泥渣則由澄清池底部排出。微渦流澄清器常設置在平流沉淀池后，對懸浮物含量較高的廢水處理效果好。對于懸浮物含量為250mg/L的造氣廢水，處理后可使懸浮物含量下降到30mg/L以下[4]。

3.1.2 尿素冷凝液深度水解解吸技術

尿素工藝冷凝液中含有一定量的CO2、氨和尿素，水解解吸技術是先將冷凝液中的CO2和氨在解吸塔中分離出來，再通過蒸汽加熱使冷凝液中的尿素在水解塔中分解為CO2和氨，然后解吸回收分解得到的CO2和氨。采用深度水解解吸法對尿素工藝冷凝液的含氨廢水進行處理，處理后的廢水含氨和尿素均小于5mg/L，遠遠小于普通解吸技術[5]。經水解解吸處理后的廢水，可作為脫鹽水綜合循環利用。

3.2 綜合廢水處理技術

氮肥企業綜合廢水的特點是COD、氨氮、總氮含量高，因此氮肥企業綜合廢水處理常采用強化脫氮的生化處理技術。

3.2.1 SBR及其變型工藝

SBR工藝即序批式活性污泥法。典型的SBR分進水期、反應期、沉淀期、排水期、閑置期這五個階段，周而復始地循環這種操作周期，以實現廢水的處理。在處理氮肥企業廢水時，為提高總氮去除效果，可在一個周期內使多次厭氧期和好氧期交替進行，加強反硝化效果。SBR工藝具有工藝流程簡單，占地面積小，適應水質、水量變化，抗沖擊能力強等優點。SBR法處理量較小，適用于中小型氮肥企業廢水生化處理。

CASS工藝是周期循環活性污泥法的簡稱，是SBR的變型工藝，為連續進水（沉淀期、排水期仍連續進水），間歇排水。CASS工藝是在缺氧生物選擇器和主反應池間增設了厭氧池，以輔助生物選擇器緩沖進水水質、水量，促進磷的釋放和反硝化脫氮作用。此外，還增設了主反應區向生物選擇器的污泥回流系統。CASS工藝流程簡單，運行管理方便，耐沖擊負荷強，排泥量小，處理效果好。

3.2.2 A/O工藝

我省氮肥企業污水處理多采用A/O工藝，為達到更好的總氮去除效果，多數在設計時強化該工藝的反硝化功能，如在適當的范圍內加大硝化液回流比、延長厭氧池水力停留時間。同時考慮到氮肥行業廢水高氨氮、低BOD的特點，通常氮肥企業在反硝化過程中補加甲醇精餾殘液或稀甲醇作為碳源。對于進水總氮高或直接排放的氮肥企業，僅采用A/O工藝一般難以達到其執行標準的總氮控制要求，可在后續加入深度處理工藝以保證出水的穩定達標。

3.2.3 兩級A/O工藝

我省部分氮肥企業采用兩級（或多級）A/O工藝以強化廢水的總氮去除效果。兩級A/O（或多級）工藝即采用兩個（或多個）A/O工藝串聯而成，使反硝化和硝化分別在缺氧池和好氧池進行。為使后置缺氧段達到較好的反硝化效果需外加碳源，通常使用甲醇精餾殘液或稀甲醇。當前，以兩級A/O為主體的末端污水治理工藝在我省氮肥企業廢水處理中取得了較好的效果。

3.2.4 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池工藝適用于二級生處理出水COD、氨氮或總氮不達標的企業。曝氣生物濾池屬于生物膜法處理工藝，主要用于氨氮的硝化和反硝化，與接觸氧化池相比，曝氣生物濾池具有濾料生物富集量大、容積負荷高、產泥量低的優點，該工藝適用于進水污染物（特別是SS）含量較低、出水COD、氨氮、總氮要求較高的工程中。因此，為進一步去除有機物，加強脫氮效果，可采用曝氣生物濾池對二級生化處理出水進行深度處理。

4 結語

總氮的控制和處理是氮肥企業水處理的重點和難點，在實地調研的過程中，絕大多數企業廢水COD和氨氮都能穩定達標排放，但只有少數企業能做到總氮達標，且并不穩定。就目前的工藝技術來看，需要較大的回流比，才能滿足總氮的脫除效果。這就需要更大的占地面積和更多的經濟投入，對企業來說是不小的負擔。隨著國家對于總氮排放的要求越來越嚴格，研究和開發更經濟更有效的總氮處理技術是當前迫切的需要。

【參考文獻】

[1]馮素敏.合成氨工業水污染治理技術研究[D].南京理工大學.2015.

[2]李士安，呂峰，張曉麗.合成氨廢水生物脫氮處理工藝綜述[J].環境工程，2009，27（S1）：134-136+123.

[3]賈焱，陳惠香.微渦流技術在造氣污水處理中的應用[J].河南化工，2006（06）：33-34.

[4]上官末玲.微渦流塔板澄清器在造氣循環水的應用[J].山西化工，2007（03）：64-65.

[5]胡歡歡.尿素深度水解改造運行效果分析[J].化工管理，2017（04）：155.