某化工項目用水合理性分析

蔡海龍

（新蔡縣河塢水電站，河南 新蔡 463500）

0 前言

目前國內純堿生產絕大部分為合成純堿（聯堿法與氨堿法），其生產過程尤其是氨堿法排放大量的廢液、廢渣，環境污染嚴重，生產消耗大，產品成本高，因此原化工部提出了“純堿行業宜增加天然堿的生產能力和產量，限制合成堿生產”的產業政策。某項目以當地豐富的天然堿資源為原料進行純堿及小蘇打的生產，可以節約能源，減少排污，提高產品質量。項目主要用水環節為堿加工用水、廠區生活用水及綠化澆灑環境用水。因此建設規模屬大型經濟規模，符合純堿向大規模、集約化發展的趨勢。

1 用水節水工藝和技術分析

1.1 生產工藝分析

某項目采用天然堿法，該工藝具有蒸汽消耗量低，不需苛化（苛化法是制造燒堿的化學法之一，用純堿<碳酸鈉>溶液和石灰為原料，使其發生苛化反應，生成氫氧化鈉（燒堿）溶液和碳酸鈣沉淀<苛化泥>）中和原鹵。從而實現苛化泥零排放的特點，大大提高天然堿的利用率，更重要的是倍半堿工藝消除了工藝固廢的產生環節，不會產生難處理的工藝固廢，大大降低了污染治理費用，減輕了制堿生產造成的環境影響。

小蘇打生產以現有純堿生產中富CO2、高鹽鹵水為原料，經化堿、澄清、堿液碳化、離心過濾、干燥制得小蘇打。所采用的工藝屬于先進水平工藝，工程確定的混合鹽制堿項目不僅可以將相關的有用成分從系統內取出，加工為產品，變廢為寶，更重要的是該項目的建設對堿礦降低生產成本，穩定生產有著非常重要的作用。

天然堿礦制堿原料取自當地豐富的天然堿礦床倍半碳酸鈉（NaHCO3·Na2CO3·H2O），根據堿礦提供的資料，兩制堿工藝采用濕分解碳化法。濕分解碳化法是通過鉆井，使用雙井水平鉆井連通熔采，由套管取出，通過過濾、干燥得到小蘇打，之后再經過煅燒，得到純度較高的純堿。

該工藝具有蒸汽消耗量低，不需苛化中和原鹵，大大提高天然堿的利用率，不會產生難處理的工藝固廢，大大降低了污染治理費用，減輕了制堿生產造成的環境影響。建設項目工藝技術路線及裝備符合目前國家產業政策和環保政策要求。

1.2 用水工藝

某項目主要用水環節為堿加工用水、廠區生活用水、及綠化澆灑環境用水。制堿用水主要為以下3個部分，分別為工藝用水、鍋爐用水和產品用水。兩個堿礦用水工藝基本一致，描述如下：水庫（或月河）原水一部分水進入水處理系統，進行軟水制備，分離的高鹽分水量注入采鹵站，之后進入鍋爐產生蒸汽，剩余蒸汽進行發電供全廠使用，電機冷卻水注入采鹵站。蒸汽主要用于煅燒、烘干和濕分解，其中大部分消耗蒸發，小部分進入產品中。

廠區辦公、餐廳、職工公寓樓及浴室等生活服務設施由廠區水處理站提供；生活飲用水為外購純凈水；廠區綠化及道路澆灑等環境用水采用新鮮水。

2 用水過程及水量平衡分析

2.1 現狀用水情況

某項目工程未進行過水平衡測試，全廠各環節實際用水情況無法準確掌握，根據供水設施運行情況，僅能提供全廠大致的用水情況。項目近幾年生產及用水情況統計（2020-2022上半年）見表1。項目近期最大取水量169.80 萬m3，相應純堿總量為18.70萬t，平均單位產品用水9.05 m3/t。

表1 項目2020-2022年生產及用水量統計表

2.2 設計用水及水平衡分析

2.2.1 生產用水

根據相關設計資料，主要是海晶堿礦和旭日堿礦2 礦用水。海晶堿礦：海晶堿礦取水庫（或月河）原水159.40 m3/h，其中損耗水量162.60 m3/h，產品帶走6 m3/h，重復利用水量452 m3/h。旭日堿礦：旭日堿礦取水庫（或月河）原水168.60 m3/h，其中損耗水量154.40 m3/h，產品帶走5 m3/h，重復利用水量415 m3/h。

海晶堿礦與旭日堿礦用水工藝相同，其中海晶堿礦生產用水159.40 m3/h，旭日堿礦生產用水168.60 m3/h，2堿礦合計用水328 m3/h。2座堿礦全年生產7 920 h，則堿礦全年生產用水量約為259.80萬m3。

2.2.2 生活用水

廠區勞動定員1 225 人，人均每日用水量90 L/（人·d），則年生活用水量約4萬m3。

2.2.3 環境用水

廠區道路及廣場面積5.50 萬m2，廠區綠化面積10 萬m2。根據（DB/T41 385-2020），綠化用水定額為0.45 m3/（m2·a）；項目廠區道路及廣場，需進行灑水抑塵等，定額2 L/（m2·d），每年進行灑水300 d。則廠區年綠化環境用水量為8.48萬m3。

2.2.4 項目需要總供水量

根據以上各項目水量合計，項目總用水量為272.30萬m3。

3 用水水平評價

3.1 用水水平評價

項目近期（2021 年）實際最大取水量169.80 萬m3，相應純堿總量為18.70萬t，則項目單位產品取水量為9.08 m3/t；2020-2022年項目單位產品平均取水量為9.05 m3/t。據設計資料，項目設計用水總量為272.30 萬m3，按年純堿產量30 萬t，計算的單位產品設計取水量為9.07 m3/t。根據《河南省地方標準-工業與城鎮生活用水定額》表20中，天然堿法先進定額值為8 m3/t，通用定額值為9.60 m3/t。通過對比可知，項目堿礦的用水水平低于通用水平，項目為已建老廠，用水指標符合河南省地方用水標準的指標要求和國家規定有關標準要求。業主單位應進一步提高節水優先意識，加強計量及用水管理，保持開源節流，降低消耗水量，促進區域水資源可持續利用。

表2 項目現有工程產污環節及采取的污染防治措施一覽表

3.2 污水處理及回用合理性分析

根據項目生產工藝，其產污環節主要有鍋爐軟水處理站、蒸發工序、輕灰煅燒、重灰煅燒及晾曬堿爐尾氣洗滌塔、堿加工、鍋爐循環冷卻水系統、生活污水等，防污措施詳見表2。

結合以上工程產污環節及采取的污染防治措施，全廠生產用水全部回注礦井的方式實現水的循環使用，不外排；僅有少量生活污水外排。結合環境評價影響結論，項目采用的污水處理及回用方案合理可行。

4 項目運行期取用水量核定

根據前述項目運行期用水量分析評價，項目為已建項目，用水指標符合河南省地方用水標準的指標要求和國家規定有關標準要求，論證按年天然堿產量30 萬t，單位產品用水量9.05 m3/t（近期均值），計算得項目用水量約272 萬m3/a。據項目現狀取水水源情況，水庫輸水距離較遠，考慮水庫供水8%的輸水損失，月河水源取水考慮2%的輸水損失，則項目總取水量292 萬m3/a。項目已經許可的水庫取水量為264 萬m3/a，考慮8%的輸水損失、其他可能的供水等因素，計劃從水庫最大取水量為243 萬m3，考慮可能的其他供水量及各水源特點，項目計劃水庫取水量243萬m3/a；計劃月河地表水源補充備用取水量49萬m3/a。根據有關水資源管理及取水許可的原則規定，在項目水庫主水源取水出現非正常供水的年份，月河地表水水源地取水量超出計劃年均取水量時，可占用水庫取水口部分水量指標，但項目年度總取水量不應超出總許可取水量。

5 結論

論證項目取用水規模的核算，依據河南省《用水定額》、有關規范、行業用水定額標準等，結合項目區實際，體現節水導向，用水量的核算是合理的，該取水規模符合節水要求。