氮肥工业生产废水零排放工程研究
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所谓零排放，是指无限地减少污染物和能源排放直至到零的活动。其内容是，首先要控制生产过程中不得已产生的液态、气态和固态的排放物，将其减少到零；其次是将那些排放物中可再利用的能源、资源进行回收，最终实现对环境的零污染。
零排放这个概念最早是在1994年，由总部设在日本的联合国大学提出的。日本人喜欢零这个词，曾把它应用在品质管理中，把企业中不合格产品为零称作产品的零缺陷，把产品的尽产尽销称为零库存。在日本诞生的第三个零概念便是零排放。
零排放概念传到中国，就直接被化工行业所接受。它成为化工企业在生产过程中的废水、废气、废液一点也不流出厂区外造成污染的奋斗目标。
1、工艺流程图
合成氨工艺流程见图1-1：图1-1合成氨生产工艺流程
2、合成氨生产废水来源
1、以煤、焦造气为原料的合成氨废水主要来自三个部分：①造气的洗涤塔和冲渣污水；②脱硫工序产生的脱硫废水；③铜洗工序产生的含氨废水。
2、以油为原料的合成氨的废水主要来自三个部分：①除炭工序产生的碳黑废水及含氰废水；②脱硫工序产生的脱硫废水；③在脱除有机硫过程中产生的低压变换冷凝液及甲烷化冷凝液即含氨废水。
3、以天然气制合氨工艺废水，主要是①脱硫工序产生的脱硫废水；②铜洗工序产生的含氨废水；③在脱除有机硫过程中产生的冷凝液即合氨废水。
针对氮肥工业生产废水排放的特点，目前治理技术种类有物理法、化学法、生物法等多种，特别是近年来开发的新工艺、新技术层出不穷，在很多方面都取得了突破性的进展，为氮肥生产污水的治理和实现零排放提供了先进适用、经济有效的技术手段。
氮肥工业治水污染必须从源头抓起，即要实现清浊分流、三水闭路循环；采用先进生产工艺技术醇烃化和尿素工艺冷凝水深度水解，消除生产过程2个污染源；以高效换热设备，提高热回收率，减少冷却水用量；生物法终端处理，再生水回用；控制全企业的水平衡等措施，可以使氮肥生产过程吨氨补充水大降低，做到氮肥生产废水零排放，全国以煤为原料的中小氮肥厂合成氨生产量为3422.85万t，如果每年冷却用水减少80%，那么减少污水排放30.12亿t。
4、源头治理的方法
源头治理的措施是采用当前国内先进的生产工艺、技术设备，对生产工艺进行改进，在生产过程中全面回收，重复利用，尽量提高资源和能源的利用效率。具体方法有：①采用造气、脱硫系统冷却水闭路循环技术,实现含氰、含酚、含尘污水零排放。②采用锅炉系统除尘水闭路循环技术,实现含硫、含尘污水零排放。③用栲胶脱硫替代氨水液相催化脱硫,采用连续熔硫工艺回收硫磺,消除硫泡沫污染,实现含硫氨水零排放。④采用含氨废水提浓回用、稀氨水回收利用不排放技术。⑤采用尿素工艺冷凝液深度水解技术,回收其中的尿素和氨,处理后废水中含氨、含尿素均小于5×10-6作为工艺软水全部用于锅炉,实现尿素含氨氮废水零排放。⑥采用甲醇精馏残液用作造气夹套锅炉补水工艺,实现甲醇废液零排放。⑦含油废水经回收油后作为锅炉除尘洗涤水系统补水,实现含油废水的零排放。⑧采用“一套三”浅除盐工艺制脱盐水,含酸、含碱废水送入锅炉除尘洗涤水系统,实现闭路循环。
5、末端治理的方法
对末端污水处理的工艺有深度水解法、吹脱法及气提法、折点氯化法、离子交换法、化学沉淀法、生物法以及多种方法的组合等。
①深度水解技术是在20世纪70年代兴起得一门技术，可将尿素生产中要排放的工艺冷凝液中的尿素分解成氨和二氧化碳，再进行解吸将氨和二氧化碳从工艺冷凝液中分离出来回收至生产系统，使排放废液中的氨氮值低于环保规定值。早期的水解技术可使废液中的氨氮和二氧化碳残余量均小于50mg/L，但还不能满足环保的要求，后来发展的深度水解技术可使废液中的氨氮和二氧化碳残余量均小于5mg/L，水解解吸后的残液完全符合国家和行业规定的排放标准，还可将残液处理后作为软水回收至锅炉房循环使用，不外排。
②吹脱法及气提法：均是将废水和气体接触，使氨氮从液相转移到气相的方法。
吹脱法是使水作为不连续相与空气接触，利用水中组分的实际浓度与平衡浓度之间的差异，使氨氮转移至气相而去除。废水中的氨氮通常以铵离子(NH4+)和游离氨(NH3)的状态保持平衡而存在。将废水pH值调节至碱性时，离子态氨转化为分子态氨，然后通入空气将氨氮吹脱出。
气提法是用蒸汽将废水中游离氨转变为氨气逸出，处理机理与吹脱法一样一个传质过程，即在高pH值时，使废水与气体密切接触，从而降低废水中氨浓度的过程气提法适用于处理连续排放的高浓度氨氮废水，操作条件与吹脱法类似，对氨氮的去除率可达97%以上。但气提塔内容易生成水垢，使操作无法正常进行。
③折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点，在该点时水中游离氯含量最低，而氨的浓度降为零。氯化法的处理率达90%-100%，处理效果稳定，不受水温影响，投资较少，但运行费用较高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。
④离子交换法是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。离子交换法采用无机离子交换剂沸石作为交换树脂，沸石具有对非离子氨的吸附作用和与离子氨的离子交换作用，它是一类硅质的阳离子交换剂，成本低，它对氨氮有很强的选择性。
⑤化学沉淀法是通过向废水中投加某种化学药剂，使之与废水中的某些溶解性的污染物发生反应，形成难溶盐沉淀下来，从而降低水中溶解性污染物浓度的方法。利用化学沉淀法可使废水中的氨氮作为肥料得以回收。
⑥生物法是指首先在好氧条件下，通过好氧硝化菌的作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐，然后在缺氧条件下，利用反硝化菌(脱氮菌)的将亚硝酸和硝酸盐还原为氮气而从废水中逸出。该方法可去除多种含氮化合物，总氮去除率可达70%-95%，二次污染较小且比较经济，因此在国内外得到了广泛的应用。其缺点是占地面积大，抗冲击能力较差。
⑦用循环冷却水系统脱氮
循环冷却水系统由冷却塔、循环泵和换热设备组成，它是一个特殊的生态环境，具有合适的水温、长的停留时间、巨大的填料表面积、充足的空气等优良条件，可促使氨氮的转化。氨氮主要是在冷却塔内得以脱除，其中80%为硝化作用，10%为微生物同化作用，10%为解吸作用，三种作用综合影响，但以硝化作用为主。本法适宜处理氨氮浓度低于5Omg/L的废水，一般操作条件为:温度为25-40℃，停留时间为12.5h，pH值为7.0-8.2。
6、研究目的
本论文通过对氮肥企业废水实际工程处理工艺的研究分析，寻找经济上合理、技术上可靠的小型氮肥行业废水处理的完整工艺。从而实现合理、高效地用水，提高现有水资源的重复利用率，做到按品质供水、一水多用，实现废水零排放。（作者单位：太原市排水管理处污水净化四厂）
参考文献
［1］闫海生.农药市场信息［J］2008.11,16
［2］《氮肥生产污水零排放通用设计》及《氮肥企业污水零排放、废气、废固处理及清洁生产通用设计》