磷铵厂废水处理及回用

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磷铵厂废水处理及回用

　　某化肥总厂磷铝厂始建于1970年，现已形成40kt/a硫酸、100kt/a磷肥、30kt/a磷铵、20kt/a复混肥、500t/a氟硅酸钠的生产能力，主要生产车间有：硫酸车间、磷铵车间和磷肥车间，是一用水大户。 1 废水来源及水质 　　1.1 硫酸车间 　　硫酸车间以混矿（硫铁矿和硫精砂按一定比例混合）为生产原料，净化工段采用电除尘封闭酸洗流程，吸收工段采用二转二吸制酸工艺。该车间排放的废水主要有稀酸废水、滚筒冷却水和循环下水。 　　稀酸废水主要来自净化工段，正常生产时，每天排放稀酸泥两次，每次15m3，开车初始阶段（约8h）为10m3外；此外，干吸工段浓硫酸铸铁排管冷却器有少量漏酸，脱盐水站排放少量酸碱废水。 　　滚筒冷却水用于冷却排渣滚筒，因混入大量硫铁矿渣而含有大量悬浮物。 　　该车间设有两套600t/h循环水系统，一套为余压回水，供发电和净化工段间冷器冷却水使用；另一套为无压回水，供于吸工段冷却排管使用。因冷却塔填料倒塌等原因，冷却效果较差，补充水量较大，故有部分冷却下水排放。 　　1.2 磷肥车间 　　磷肥车间以磷矿石为原料，经破碎、球磨制浆、混合化成、熟化等工序生产磷肥（普钙），混合化成工序含氟尾气用两级吸收室吸收。废水来自氟硅酸钠合成工序的合成槽和离心机，为酸性含氟废水，主要含氟硅酸钠和盐酸。 　　1.3 磷铵车间 　　磷铵车间含磷酸和磷铵两个工段。磷酸工段以磷肥车间生产的矿浆和硫酸车间生产的硫酸为原料，经革取、过滤等工序生产磷酸。该工段的废水主要为文丘里洗涤塔的含氟废水。用新鲜水作为水环真空泵冷却水，排水用作大气冷凝器冷却水。 　　磷铵工段以氮和磷酸为原料，经中和浓缩、造粒干燥等工序生产磷铵。该工段各种设备冷却水约40m3/h，没有回收而直接排放；其中以混合冷凝器（用磷酸工段过滤系统大气冷凝器后的冷却水来冷凝二效蒸发器产生的气体）排放的冷凝水为主。正常生产时，这部分废水的pH、磷酸盐、氟化物和悬浮物均能达标，但在操作不稳定时，这几项指标时有超标现象。 　　1.4 废水水量、水质 　　正常生产时，全厂废水水量、水质见表1。 表1 废水水量、水质 车间名称 硫酸车间 磷肥车间 磷铵车间 稀酸废水 滚筒冷却水 冷却水 含氟废水 含氟废水 冷却水 排水量/(m3·h-1) 1.25 20 40 2 3 40 pH值 3.0～4.0 中性 中性 0.5～3.0 0.5～3.0 中性 SS/(mg·L-1) 600～800 ≤8000 　 3000～15000 3000～15000 30～350 F-/(mg·L-1) 　 　 　 3000～6000 3000～6000 10～70 PO43-(P)/(mg·L-1) 　 　 　 　 　 10～150 As3+/(mg·L-1) 5～10 　 　 　 　 　 2 废水处理及回用 　　从表1可以看出，全厂排放的废水可分为两大类，即冷却水和酸性废水或酸性含氟废水。前者水量大、污染程度轻微，但直接排放浪费了大量新鲜水，应采取以完善循环冷却水系统为主的治理措施；后者水量小，但污染程度严重，应采取适当的处理措施后，回用于生产或达标排放。 　　2.1 冷却水 　　2.1.1 硫酸车间滚筒冷却水 　　改造前，循环冷却水系统的排水在冷却滚筒后直排。现在滚筒下面设一只集水装置，并用管道送至一座清水池，冷却后又回用于滚筒的冷却。 　　2.1.2 硫酸车间循环冷却水 　　原循环冷却水系统因冷却塔填料倒塌等原因，冷却效果较差。通过更换冷却塔填料、增加1台冷却塔等措施，循环冷却水量达800m3/h。3套600m3/h循环水分别供应余热发电、净化工段间冷器和干吸工段阳极保护管壳式冷却器使用。冷却水排放量由改造前的60m3/h（其中，约20m3/h用于冷却排渣滚筒后再排放）降至20m3/h。 　　2.1.3 磷铵车间冷却水 　　改造前磷铵车间磷铵热风机及料浆循环泵冷却水（约10m3/h）直排；水环真空泵、大气冷凝器和混合冷凝器的冷却水顺序重复使用，使用情况见图1。

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　　在进行水量平衡的基础上，提出磷铵车间水回用方案，工艺流程见图2。

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　　工艺要点为：萃取尾气洗涤水用作过滤工序盘式过滤机二次冲洗水；两台水环真空泵冷却水经冷却后循环使用；设立循环水站，将大气冷凝器和混合冷凝器冷凝水冷却后循环使用；以热风机及料浆循环泵冷却水作为补充水。原磷铰车间40m3/h的冷却水全部回用。 　　2.2 酸性废水及酸性含氟废水 　　2.2.1 硫酸车间酸性废水 　　由于含砷量较低（As3+≤10mg/L），用一般的石灰法一次处理即可达标[1]。该车间原有一套稀酸废水处理设施，改造[2]后，废水能达标排放。 　　2.2.2 磷肥车间酸性含氟废水 　　该车间酸性含氟废水采用两级石灰中和沉降工艺。车间生产正常时，废水经石灰乳一次中和至pH=5－6，固液分离后，上清液回用于磨矿；车间生产不正常、系统水平衡不了时，废水处理按两级石灰中和沉降方式运行，废水可达标排放。 　　该车间废水处理装置在运行过程中，存在石灰用量偏高、化灰机及板框压滤机处理能力偏小等问题[2]。目前，将废水与矿粉混合后直接回用于磨矿，经过五个多月的运行，并未影响磨矿系统设备。这样可降低运行费用，做到废水封闭循环。 　　2.2.3 磷铵车间酸性含氟废水 　　原计划将萃取尾气洗涤水纳入磷肥生产车间废水处理系统一并处理，但其水量超过磨矿工序的需要，故将萃取尾气洗涤水用作过滤工序盘式过滤机二次洗水。 3 技术经济分析 　　3.1 经济分析 　　全厂废水处理或回用设施运行费用见表2。从表2可以看出，由于项目的实施节约了大量的水，节约的水费除抵去废水处理或回用设施运行费用及排污费和农赔金外，每年还节余28.13万元，经济效益显著。 表2 运行费用计算 名称 硫酸车间 磷肥车间 磷铵车间 小计 固定资产总值／万元 124.6 64.5 41.9 231.0 节约新水量／（万t·a-1） 28.8 1.80 32.0 62.6 电费／（万元·a-1） 23.85 0.72 13.32 38.89 药剂费／（万元·a-1） 1.8 0 0 1.8 其它（折旧费等）／（万元·a-1） 14.64 7.39 5.75 27.78 节约水费／（万元·a-1） 28.8 1.8 32.0 62.6 减少排污费／（万元·a-1） 　 　 　 24.0 减少农赔金／（万元·a-1） 　 　 　 10.0 所节约费用／（万元·a-1） 　 　 　 28.13 　　3.2 环境效益 　　全厂废水处理或回用设施实施前后水污染物减少量见表3。 表3 全厂水污染物减少量 名称 硫酸车间 磷肥车间 磷铵车间 小计 SS/(t·a-1) 583.2 115.2 259.2 957.6 F-/(t·a-1) 　 72.0 116.4 188.4 PO43-(t·a-1) 　 　 8.64 8.64