（化学工程专业论文）化肥企业污水零排放工程.pdf

c l a s s i f i e di n d e x ： u d c ： d i s s e r t a t i o nf o rt h em a s t e rd e g r e ei ne n g i n e e r i n g z e r od i s c h a r g eo fs e w a g e p r o j e c ti nf e r t i l i z e ri n d u s t r y c a n d i d a t e ： s u p e r v i s o r ： a c a d e m i cd e g r e ea p p l i e df o r ： s p e c i a l i t y ： d a t eo fs u b m i s s i o n ： d a t eo fo r a le x a m i n a t i o n ： u n i v e r s i t y ： z h a oy a n p i n g p r o f h uy o n g q i p r o f c h e ng u i h u a m a s t e ro fe n g i n e e r i n g c h e m i c a le n g i n e e r i n g o c t o b e r ，2 0 0 9 d e c e m b e r ，2 0 0 9 h e b e iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n d t e c h n o l o g y 一 r t - 河北科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 秀衫； i 洲年l l 玛护b 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 口不保密。 ( 请在以上方框内打“4 ) 学位论文作者签名： 弦糌 指导教师签名： 豫永兆 加f 年f 旧砂日 砌i 年f 月拥 兑 文， c ，司 切帅 名 月 签 4 师 手 撕 年 导 巧 样 姗 - d ， j ，r 接要 摘要 目前我国水资源日益短缺，且随着氮肥行业的逐步发展，水资源的不断的被开 采使原本就短缺的水资源更为稀缺，另外还存在着污染、利用效率低等浪费问题， 使得地下水更加紧缺。因氮肥行业污水排放量大，且污染因子多，浓度高，成了治 污的第一个难点，另外合成氨企业还有少量n h 3 - n 外泄，更加会造成当地水系污染。 随着国家越来越对环保的重视，各氮肥企业面临的首要任务是如何治理生产污水， 减少排放量降从而低对环境和其它水资源的影响。 目前部分化肥企业本着节能减排的目标，应用创新技术，改变管理思路，逐步 实施污水零排放工程。 本文介绍了以煤制合成氨、尿素生产过程中污水排放的主要污染源、污染物、 污水治理的方法以及先进的污水治理理念，并对化肥行业污水治理的难点、重点、 污水处理新工艺技术进行了较为详尽分析。并以合成氨、尿素、甲醇的生产现状为 对象，对生产污水的回收利用作整体设计。针对每个工艺工段的污水进行回收、利 用及综合治理，全程进行控制，协调整个工艺系统运行的水平衡，做到既不涨水， 又能够使得循环水的水质达标。在清洁生产工艺措施及终端治理措施的基础上，闭 路循环实现氮肥生产装置含氮污水的零排放、含氰酚污水零排放、含煤灰悬浮物污 水零排放、含油污水零排放，最终达到全厂生产污水零排放。 通过利用本文中的各种技术，实现治理后没有污水排放，杜绝了对环境的污染； 并使水资源循环利用，减少了对资源的浪费，改善了生态环境，具有良好的经济和 社会效益。 关键词合成氨；尿素；污水；零排放；c o d ：氨氮 a b s t r ac t a tp r e s e n t ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h en i t r o g e nf e r t i l i z e r i n d u s t r y ，t h ew a t e r r e s o u r c ei nc h i n ah a sb e c o m es h o r ti n c r e a s i n g l y w i t ht h eu t i l i z a t i o no ft h ew a t e r t 1 1 e w a t e rb e c o m em o r es h o r t i na d d i t i o n ，t h e r ee x i s t ss e r i o u sp o l l u t i o na n dl o we f f i c i e n c yo f t h ew a t e r b e c a u s eo fal a r g ea m o u n to fs e w a g ed i s c h a r g e dw i t h h i g hc o n c e n t r a t i o no f p o l l u t a n t so ft h en i t r o g e ni n d u s t r y ，t 1 1 eh a r n e s so ft h ep o l l u t e ds e w a g eb e c o m e sab i g c h a l l e n g e a n dt h ew a s t ew a t e rd i s c h a r g eo fn h 3 - nm a k e sp o l l u t i o no ft h er e c e i v i n g w a t e rb o d yi nl o c a la r e ab e c o m ee v e nm o r es e r i o u s n o w ，s i n c em o r ea n d m o r e i m p o r t a n c ei sa t t a c h e dt ot h ee n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nb yt h es t a t e ，t h ep r i m a r yt a s k w h i c hn i t r o g e nf e r t i l i z e re n t e r p r i s e sc o n f r o n tw i t hi sh o w t ot r e a tt h es e w a g ea n dr e d u c e t h ee m i s s i o n ss oa st or e d u c ei m p a c to nt h ee n v i r o n m e n ta n do t h e rw a t e rr e s o u r c e s a tp r e s e n t ，t h r o u g ha p p l i c a t i o no fn e wt e c h n o l o g i e sa n dc h a n g e so ft h o u g h t st o m a n a g e m e n t ，s o m ef e r t i l i z e re n t e r p r i s ei m p l e m e n tt h ez e r od i s c h a r g eo fs e w a g ew o r k s g r a d u a l l yi nt e r mo ft h ea i ma te n e r g ys a v i n ga n dp o l l u t i o nr e d u c t i o n t h i sp a p e rd e s c r i b e ss e w a g et r e a t m e n tm e t h o d sa n da d v a n c e dw a s t ew a t e rt r e a t m e n t c o n c e p tf o rt 1 1 es e w a g ef r o mt h ep r o c e s so fs y n t h e t i ca m m o n i aw i t har a wc o a lp r e p a r a t i o n a n du r e a a tt h es a l t l et i m e ，i nt h i s p a p e rt h ee m p h a s i sa n dd i f f i c u l t ya sw e l la sn e w p r o c e s st e c h n o l o g yf o rt h ef e r t i l i z e ri n d u s t r ys e w a g et r e a t m e n ta r ea l s od e s c r i b e da n d a c c o r d i n gt ot h ep r o d u c t i o ns t a t u so fa m m o n i a , u r e aa n dm e t h a n o l ，w ec a r r yo u tao v e r a l l d e s i g nf o rs e w a g er e c y c l i n g a i m i n ga tr e c y c l i n ga n dc o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n to fe a c h p r o c e s s ，t h i sd e s i g nc a l lc o n t r o lt h er i s eo fw a t e ra n dm a k ec i r c u l a t i n gw a t e rq u a l i f i e d t h r o u g ht h ec o n t r o lf o re n t i r ep r o c e s sa n dc o o r d i n a t i o nt h eb a l a n c e dr u n n i n go fw a t e rf o r t h ew h o l ep r o c e s s t h ep r o c e s sc a l lc o n t r i b u t et on o n p o l l u t i o no fw a s t ew a t e r c o n t a i n i n g n i t r o g e n o u s、p h e n o lc y a n i d e 、s u s p e n d e ds o l i d sw i t ha s ha n do i lb yc l o s e d 1 0 0 pb a s e do n t h ei m p l e m e n t a t i o no fc l e a n e rp r o d u c t i o np r o c e s s e sa n dt e r m i n a lm a n a g e m e n tm e a s u r e s a n d u l t i m a t e l ye n a b l e st or e a l i z e x h ez e r od i s c h a r g eo fs e w a g e “o ft h ew h o l ef a c t o r y n os e w a g ec a l lb e p r o d u c e di nn i t r o g e nf e r t i l i z e rp r o c e s ss 0a st o s t o pt h e e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nb ya p p l y i n gv a r i o u st e c h n o l o g i e sd i s c u s s e di nt h i sp a p e r ，a n da t t h es a m et i m e ，t h ew a t e rc a nb er e c y c l e d ，t h ew a s t eo fr e s o u r c e sc a l lb er e d u c e da n dt h e e c o l o g i c a le n v i r o n m e n tc a nb ei m p r o v e d s ot h i st e c h n o l o g yc a nb r i n gg r e a tb e n e f i t st o e c o n o m ya n ds o c i e t y i i 一一 a b s t r a c c k e y w o r d s ：s y n t h e t i ca m m o n i a ；u r e a ；s e w a g e ；z e r od i s c h a r g e ；c o d ；a m m o n i an i t r o g e n i i i 卜 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 1 水资源现状1 1 2 氮肥企业废水排放现状4 1 3国家对化工企业污水排放的要求5 1 4 本课题研究内容和解决问题6 第2 章我国氮肥企业水零排放工程实践7 2 1 氮肥厂工艺流程简介7 2 1 1锅炉工序7 2 1 2 脱盐水工序8 2 1 3 造气工序9 2 1 4 脱硫工序9 2 1 5 变换工序1 0 2 1 6 脱碳工序1 1 2 1 8 铜洗工序1 3 2 1 9 合成工序13 2 1 1 0 提氢工序1 4 2 1 1 1 氮氢气压缩工序1 5 2 1 1 2c 0 2 压缩工序1 5 2 1 1 3 空压站工序1 6 2 1 1 4 制冷工序16 2 1 1 5 尿素合成工序：1 7 2 1 1 6甲醇精馏工序2 0 2 1 1 7 循环水工序2 1 2 2国内氮肥厂水零排放技术开发现状2 1 2 2 1 造气工段污水处理2 1 2 2 2 锅炉污水改造方案2 3 2 2 3 废油回收改造方案2 4 2 2 4 解析废液处理技术2 5 州 ，寸 ， 。 ， 河北科技大学硕士掌复论文 2 2 5 终端水处理技术2 7 2 3 本论文提出的氮肥厂污水零排放技术的基本思路3 2 第3 章废水污染源分析和技术改造3 4 3 1 造气，脱硫、锅炉废水3 4 3 1 1 主要废水污染源及污染物3 4 3 1 2 技术方案3 4 3 1 3 运行状况和经济效益3 6 3 2 变换系统冷凝液3 7 3 2 1 污染源和污染物3 7 3 2 2 工艺技术方案3 7 3 2 3 行状况和经济效益3 7 3 3 废氨水蒸氨回收3 7 3 3 1 主要污染源3 7 3 3 2 技术方案3 7 3 3 3 运行状况和经济效益3 9 3 4 循环水系统排水3 9 3 4 1 主要污染源和污染物3 9 3 4 2 技术方案3 9 3 4 3 运行情况和经济效益4 0 3 5 终端污水处理和回用4 0 3 5 1 主要污染源_ 4 0 3 5 2技术方案4 0 3 5 3 运行状况4 2 3 6 中和水回用技术4 2 3 6 1 中和水回用技术方案4 2 3 6 2 经济效益分析4 3 3 7 尿素解吸废液处理4 3 3 7 1 主要污染源和污染物4 3 3 7 2 工艺技术方案4 3 3 7 3 运行状况和经济效益4 4 3 8 废水清浊分流和分级使用4 5 3 8 1 主要污染物4 5 3 8 2 技术方案4 5 i i 目录 3 8 3 运行状况及经济效益4 5 3 9 甲醇精馏残液回用技术4 6 3 9 1甲醇精馏残液水质分析4 6 3 9 2甲醇精馏残液改造方案4 6 第4 章废水污染源分析和部分工艺改造4 8 4 1 反渗透脱盐水系统4 8 4 1 1 污染源和污染物4 8 4 1 2 工艺技术方案4 8 4 1 3 运行状况及经济效益5 1 4 2 尿素造粒塔粉尘回收5 1 4 2 1 尿素造粒塔粉尘回收改造方案5 1 4 2 2 尿素造粒塔粉尘回收运行情况和经济效益5 2 4 3甲烷化取代铜洗5 2 4 3 1 主要污染源和污染物5 2 4 3 2 技术方案5 2 4 3 3 运行状况和经济效益5 2 4 4 油回收处理改造5 2 4 4 1 主要污染源5 2 4 4 2 技术方案5 3 4 4 3 运行状况及经济效益5 4 第5 章污水治理的效果5 5 5 1 污水零排放工程取得的效果5 5 5 2 污水零排放各循环水运行指标5 5 5 3 尿素解析增浓指标5 5 5 4目前全厂水平衡情况5 6 5 5 蒸氨装置5 6 5 6 经济效益分析5 7 5 6 1 减少排污量5 7 5 6 2 经济效益分析5 7 结论5 8 附录a 5 9 附录b 6 2 附录c 6 4 i i i 矿 河北科技大学硕士学伊论支 附录d 6 6 附录e 6 7 参考文献6 8 致j 射7 0 个人简历7 1 i v ， 一 n ， 第1 章绪论 第1 章绪论昴早三百丫匕 1 1 水资源现状 水是人类生命之源，是人们生活和生产中不可缺少的基本物质，是地球上任何 物质都不可替代的自然资源，也是生态环境系统中最有生命力、影响最广泛的因素 之一。水资源是一种动态物质资源，具有循环再生性、有限性、分布不均匀性、多 功能性、不可取代性和利害两重性等特点。 我国水资源总量较大，但人类平均可用量小。我国总可用水量共为2 8 1 1 0 1 2m 3 ， 多年的年降水总量大约6 1 9 x 1 0 8m 3 ，平均每年年降水水量为6 4 8i l 珊。低于全球的年 降水水量数，在世界排名第六位，人均占量仅有23 0 0m 3 ，占世界人均水平的1 4 ， 是世界上严重缺水的1 3 个国家之一。由于我国是一个季风气候很强的国家，全国每 年降水总量的7 0 9 0 集中在6 9 ) 9 期间。另外，由于年际变化较大，枯水年和半 水年连续出现，年径流量变化非常大，我国南北方地区每年最大降水量和每年最小 降水量的比值相差很大【lj 。由于我国水资源的利用空间分布很不均匀，即南方地区多 雨，北方地区少雨，导致我国各地区对水资源的开发和利用程度存在差别，即南方 多水地区对水的利用程度相对较低，而北方干旱地区地表水、浅层地下水的开发利 用程度相对较高。 随着人口数量的不断增长，以及对水资源系统的不合理利用和不断的污染，导 致地球的淡水资源被逐渐榨干。由于水资源被污染的加剧，导致“缺水难民”不断增 加。目前淡水资源缺乏给人类环境带来的危机越来越严重，同时也对生态和生物造 成破坏，并严重威胁着人类生存。我国从2 0 世纪7 0 年代就开始闹水荒，所以水荒由 局部范围逐渐的蔓延到全国，水资源短缺的形势越来越严重，这对农业和国民经济 都带来了严重影响。目前状况是北方资源性的缺水，南方水质性的缺水，中西部工 程性的缺水。全国6 0 0 多个城市中有4 0 0 多个城市供水严重不足，其中最严重的缺水 城市达1 1 0 - t - 以上。我国在百万人口以上的大城市中，有3 0 多个城市受到长期缺水困 扰。我国实际上可以利用的水资源量已经接近最佳利用水量的上限，现在水资源的 开发难度非常大。长期以来，我国缺水严重、水资源利用较粗放与使用效率很低， 且用水量浪费较大的矛盾越来越突出【2 】。我国大部分地区目前仍采取传统的灌溉方 式，灌溉需水有效利用系数仅仅为0 4 5 - 0 5 0 ，农业灌溉面积占有效灌溉面积的3 5 一- 4 0 【3 j ；工业用水效率也很低，尤其是水重复利用率和再生利用率也比较低，约为 6 3 6 5 ：日常生活用水常的浪费常常被忽视掉，如清洗汽车、维护路边草坪、美 发美容用水、自来水管道因老化泄漏等原因，导致大量的水资源因没有被回收处理 可北科按大学硕士学位论文 而白白流走，水资源被不断的进行浪费。 近2 0 年以来，由于工业生成废水和城镇生活生成污水无回收措施而不断的被排 放等原因，我国部分水系的水质都不同程度的遭到了污染。长江及其他较大支流的 水质指标，一般都属i i i 类，有的断面已经属于类，其中高原湖泊污染很严重，每 年注入滇池的污水量高达1 8 5 1 0 8m 3 a ，所注入水质属于v 类。在珠江主要干流中， 已有2 7 6 的河段水质指标低于i 类【3 】。一些注入部分地区的水质中被汞、镉、铬等 有毒元素污染，这些都已严重的威胁到人类生存。根据2 0 0 8 年国家卫生部门的统计 调查，由于5 0 的地表水资源和2 0 的地下水资源水质不合格，导致我国已有6 0 以上的人口饮用不合格的水。随着工农业的快速发展和人民生活水平的不断提高， 我国水资源紧缺的矛盾日趋严重，这也加剧了我国水资源短缺的矛盾。因此，目前 我国不断的采取有力回收、保护水资源的利用措施，合理利用水资源非常重要【4 】【5 】 【6 】 o 河北省人均水资源占有量是全国平均水资源占有量的八分之一，是全国严重缺 水的省份。河北省地处北方缺水地区，山区较多，水资源不足的问题相当严峻，所 以水资源保护任务也十分艰巨。河北省在水资源保护和可利用方面存在的问题主要 表现为干旱地方缺水、山区水土流失、城市地下水开采超标和水源污染严重等几方 面。河北全省多年以来，平均年降水量为5 4 0m i l l 左右。由于降水量各地不均，且年 降水量相差较大，导致不同年份降水量相差悬殊，且降水量一年内分配也十分不均 匀，河北省的全年降水量的8 0 主要集中在6 - 9 月，这也是全省储存水资源的主 要时期。按照国际界定标准，人均可利用水资源量在5 0 0m 3 以下就属于极度缺水地区， 而河北省人均可利用水资源量只有3 0 5m 3 左右，人均和亩均水资源利用量相当于全国 平均值的1 8 ，两项均低于全国水平和相邻的省、市、地区水资源利用量水平，且河 北省的部分山区自产地表水资源量还需专供北京市、天津市两市使用，这样给干旱 的北方地区水资源带来更加严重的困难。每年河北省提供的水资源量约为1 6 7 x 1 0 1 0 m 3 左右，而全省需求量却高达2 2 0 x 1 0 1 0m 3 左右，不足部分只能依靠超额采集地下水 进行补足。近几年河北省工农业的发展十分迅速，地下水资源开采规模也不断增大， 早在1 9 9 3 年年底，地下水资源开采量就高达到1 4 2 1 0 1 0m 3 ，占总水量的7 3 。水资 源的不断开采使原本就短缺的水资源更为稀缺，另外还存在着污染、利用效率低等 浪费问题。按照规定，全省可利用的地下水资源允许开采量最多为1 2 0 1 0 1 0m 3 a ， 其中河北省平原地区为9 1 6 8 1 0 9m 3 a ，山区2 8 4 0 1 0 9m 3 a ；随着工农业的不断发展， 河北省的地下水资源被大规模的进行开发和利用，每年平均超采地下水约4 0 1 0 8m 3 。 因为长期地下水资源被过量的开采，现已经引起了部分地区地面沉降、土地沙化、 土地裂缝和塌陷等一系列自然灾害；也正因为地表水环境的生态严重恶化，超采地 下水形成巨大的漏斗区，山区水土流失严重，部分地区已经出现了沙尘暴等自然灾 2 ， 第1 量绪论 害，这都给河北的经济建设、社会的发展和人类生存造成了严重的后果，这些也是 制约河北省全面建设小康社会的重要因素。同时也因河北省是全国的农业大省，水 资源的多少对于本省的发展具有很重要的影响，尤其因降水量分配不均，这对省内 农业的发展提出很大的挑战。另外，河北省的工业企业生产产生的大量废水，大部 分都不经处理或简单的处理进行排放，这都造成水资源的严重污染和浪费，所以对河 北省来说，快速的研究水资源的开发利用对于河北省工农业发展也具有十分重要意 v 【7 】【8 】 o 从以上的分析可见，解决工农业用水存在的问题，如何合理利用，减少污染是 河北省急需解决的问题。 石家庄市水资源环境是位于我国缺水最严重的海河流域，人均占有水资源量为 2 4 4m 3 ，是全国乃至全世界缺水最严重的地区。石家庄市因受地理位置所限，是以地 下水和地表供水为主的城市。长期以来，石家庄市区的9 0 用水都依赖于地下水。 石家庄市地下水的合理开采量每年为1 4 1 5 x 1 0 8m 3 。石家庄市近几年年平均用水量 达3 3 6 x 1 0 9m 3 ，地下水供水量平均为2 8 5 3 x 1 0 9m 3 ，占总供水量的8 6 ，其中平原地 区地下水开采量为2 5 4 6 x 1 0 9m 3 。目前地下水平均可开采资源量1 6 3 1 1 0 9m 3 ，其中 平原地区为11 9 x 1 0 9m 3 。地下水开采的严重超标，使地下水的储存环境不同程度的 遭到了破坏，导致了水质恶化、地面下沉、土地风化等一系列与水资源有关的地质、 生态与环境等问题。河北平原浅层地下水两大地下水降落漏斗是石家庄地下水降落 漏斗和宁柏隆地下水降落漏斗，其中一个处在石家庄市市区中心，另一个处在石家 庄与邢台的边界处。目前石家庄地下水降落漏斗面积高达4 5 6k m 2 ，漏斗中心水位埋 深达5 2 2 8m ，并且仍以每年1 2 1 m 的速度快速下降。截至至u 2 0 0 4 年山区平原地下 水层被疏干的面积约2 8 0k m 2 ，漏斗地区含水带约5 0m 以上的含水层8 0 都被疏干。 如果继续这样发展下去，西部降落漏斗至西北部的山前以及滹沱河的上游地带水资 源都将被疏干；西部、西北部的贫水带含水层有可能9 0 左右被疏干，如果继续再开 采下去，这将发展成无水可取的危险地带。石家庄的宁柏隆地下水降落漏斗，是因 农业灌溉用水超额采集而形成的农业开采型降落漏斗。9 0 年代以来，由于漏斗发展 迅速，漏斗的中心水位下降速率为4 8 7 2m a ，漏斗的面积扩展速率为2 5 4 2k m 2 a ，严 重影响石家庄市和邢台市的经济发展。石家庄地区因地下水水位下降幅度较大，每 年有几千眼机井被报废，5 0 以上的机井出水量不足5 0 ，被迫多次进行更换。由于 地下水开采严重超标，导致石家庄的地下水储存资源量减少较快，地下水水位不断 下降，包气带不断增厚，使得大气降水补给能力降低和地下水承载力大幅度下降， 这些都造成了水资源安全的潜在隐患【9 1 。 3 河：i 匕科技大学硕士学位论文 1 2 氮肥企业废水排放现状 氮肥企业作为国家工业发展的一个大行业，其污染物负荷排在化工各行业前面， 其中废水排放负荷位居化工行业之首，其中氰化物、氨氮的排放总量在全国各工业 行业位居一位。据统计，在全国的工业“三废”排放总量中，仅化工排放的工业废水 量高达6 0 x 1 0 9t ，工业废气量高达7 0 1 0 1 1m 3 、工业废渣量高达3 5 0 1 0 7 t ，分别占我 国工业“三废”排放总量的2 0 、6 矛e 1 9 。在全国3 0 0 0 家重点污染和全国3 0 0 家严重 污染企业中，氮肥企业的污染占四分之一。近几年由于氮肥行业的不断发展，氮肥 行业对环境的污染更加严重；据统计，化肥企业的废水排放量约占整个化工企业废 水排放量的4 3 ，废气排放量约占整个化工废气排放量的6 5 ，工业固体废物排放量 约占整个化工固体废物排放量的7 7 。可见，氮肥企业污染的广度和深度都远远超过 其他工业企业。 合成氨( 以白煤为原料) 厂废水排放情况见表1 1 。 表1 - 1 废水排放 t a b l e 1 - 1w a s t ew a t e rd i s c h a r g e 主要污染物排放情况详见表1 2 。 表1 2 主要污染物排放 t a b l e 1 - 2e m i s s i o n so f m a j o rp o l l u t a n t s 水相污染物排放情况详见表1 - 3 。 表1 3 水相污染物排放 t a b 1 - 3p o l l u t a n td i s c h a r g ed u et ow a s t e w a t e r q m op h 值 s s c n s 各c o d n h 3 - n 污染物 丛! ：旦婴堕j ：12丛里g ：垦：! )丛堡g ：坠：12丛里g ：垦：! )丛翌g ：至：l丛里g ：坠：12 范围 平均值 3 0 2 3 0 1 2 0 7 96 0 2 0 00 5 2 6 00 4 - 1 56 0 - 15 0 7 91 2 21 6 70 8 51 3 2 2 0 3 0 0 9 5 4 ， 笨1 童绪论 从表卜l 、1 2 和1 3 可以看出氮肥企业的水污染状况，随着时间的推移有所改 善，随合成氨产量的递增，污染物的年排放量减少。特别是氰化物和氨氮降低的幅 度更大。氰化物由1 9 8 6 年排放量为2 8 8 x 1 0 3t 减少到1 9 9 2 年的5 0 9 7 2t ，下降了 4 6 4 8 ；氨氮由1 9 8 6 年排放量为2 3 1 0 3t 减少到1 9 9 2 年的6 5 1x 1 0 4t ，降低了 2 5 3 3 。平均水循环率达到7 6 6 5 ，吨氨排水量从1 9 8 6 年的2 1 9t 下降到1 5 5t ， 下降了4 1 2 9 ，大大节约了宝贵的水资源【l 。 氮肥行业发展速度快而治污却欠缺太多，我国仅氮肥企业有大中小企业近7 1 0 多家，其中以煤为原料企业约7 0 ，燃煤生产产生造气废水量很大，产生的废水污 染因子多，浓度高，成了治污的第一个难点，合成氨企业还有少量n h 3 - n 外泄，大 部分都未经处理直排入当水系资源中。据2 0 0 3 年统计资料，化工行业外排废水量为 3 5 1 0 9t a ，其量约占全国1 8 ，位居行业第一位；外排c o d 量5 o 1 0 5 蚀，约占 全国8 ，位居第三位；# h t n h 3 - n 量2 0 x 1 0 5t a ，约占全国5 0 8 ，位居行业第一 位。以一个年产2 0 1 0 5t 合成氨、4 1 0 5t 甲醇的氮肥生产装置为例，每生产1t 氨， 需要冷却水5 2 2 3t ，产生氨氮废水8 0 8 4t ，其他废水8 0 5t 。假设按生成8 0 0 0h 计 算，每小时排污水1 0 0m 3 f h ，水中n h 3 - n 按一般含量1 5 0m g l 计算，则一年外排 n h 3 - n2 4 0t ，可污染淡水千万吨以上，所以说氮肥企业如何更好的治理氨氮污水， 对全国水系统水质的改善关系重大【1 2 1 。 1 3国家对化工企业污水排放的要求 从2 0 0 6 年3 月份开始，山东省、江苏省、河南省等纷纷抬高排污水质指标的门 槛。其中省定标准对氮肥企业排放污水的氨氮、c o d 分别从目前执行的7 0 - 1 5 0 m g l ，提高到了1 0 - - 一1 5m g l 和6 0m g l 。江苏省环保厅和省质量技术监督局联合 发布将2 0 0 7 年1 月1 日正式启用实施化学工业污染物的排放标准，重点对排放 物中c o d 、氨氮、总磷等主要污染物指标排放比现执行的国家污水综合排放标准 提高2 0 。河南省也提高氨氮、c o d 排放的标准，同时还要求氮肥企业必须建终端 废水处理设施，还要依据建设规模作出以下规定：合成氨生产能力在4 o 1 0 4t a 以 下的氮肥企业，终端废水处理设施必须在3 0m 3 h 以上；4 - - 一8 x 1 0 4t a 的氮肥企业， 终端废水处理设施在5 0m 3 h 以上；8 1 6 x 1 0 4t a 的氮肥企业，终端废水处理设施 在8 0m 3 h 以上，处理工艺流程要有脱氮工艺，确保外排水长期达标，不得污染外 部水资源。因为在此之前，济南市区两座水质净化厂出水按照国家二级污水排放标 准设计，但是整个水处理流程没有脱氮和除磷工艺配置，处理后的污水直接排入河 道导致水富营养化，河水遭n - - 次污染后变黑变臭。为彻底改变这种水环境，济南 市政府决定将小清河流域的污水排放标准抬高到国家一级标准，这也是目前我国要 求最高的污水排放标准 1 3 】。 5 两北科技大学硕士学 立论文 2 0 0 7 年底前，山西所有化工企业都要实现污水达标排放，污水处理厂处理能力 达不到6 0 的地区，将暂缓审批该地区建设项目总量核定及环境影响评价审批，不再 给予环保治理资金支持。7 月2 5 日，省环保局给各地污染物减排工作下了“硬命令”。 当前山西省污染物减排面临的形势十分严峻，为此，省环保局决定，已投入运行 的污水处理厂，要通过管网改造与完善提高污水收集率和处理量；已建成但尚未运 行的城镇污水处理厂，2 0 0 7 年9 月底前必须投入运行；列入今年环境保护目标责任书 中要求完成建设并投入运行的污水处理厂，目前尚未开工建设的，必须立即开工建 设。对城镇污水处理厂建设滞后、建成后不运行及运行1 年后处理能力达不到6 0 的 地区，省环保局将暂缓审批该地区建设项目总量核定及环境影响评价审批，对该地 区不再给予环保治理资金的支持1 1 4 i 。 合成氨企业是用水大户，动辄年用水几十或百万吨，同时也是排污染物大户， 年排各种污染物质几百万吨。而治理不但要花大价钱，维持运行一年的费用也不低， 不少企业望而却步，一方面不治不能生产，另一方面治理费用负担又使企业难承受。 现在，随着环保压力的日益增大和南水北调工程的加紧实施，氮肥企业面临排污门 槛越来越高和治理费用越来越高的“双高”压力。不少企业因污水排放治理解决不了， 导致破产。根据目前工业发展速度的加快，市场竞争的激烈可以看到，氮肥企业要 想生存下去，必须对污水进行彻底治理，所以污水零排放技术的开发迫在眉睫，势 在必行。 1 4 本课题研究内容和解决问题 随着污水减排的力度加强，各种源头和终端处理技术，越来越趋于先进化、经 济化。虽然污水处理技术日趋完善，但是污水的污染问题还是不能彻底的得到改善。 随着污水处理技术的应用，随着人们环保意识的增强和环保执法力度的加大，氮肥 企业的污水排放越来越难，因此对如何实现氮肥企业的污水零排放，也是国内众多 科研机构和各大氮肥企业研究设计的热点。 本课题主要针对氮肥企业生产用水的特点，以合成氨、尿素、甲醇产品的生产 现状为对象，对生产污水的回收利用作整体设计。在实施清洁生产工艺措施及实施 终端治理措施的基础上，使水循环系统水平衡，闭路循环实现氮肥生产装置含氮污 水的零排放、含氰酚污水零排放、含煤灰悬浮物污水零排放、含油污水零排放，对 生产用水分级管理，最终达到全厂生产污水零排放。 6 第2 章我国氮肥企业水零排放工程实践 第2 章我国氮肥企业水零排放工程实践 2 1 氮肥厂工艺流程简介 2 1 1锅炉工序 锅炉烟气流程叙述：空气由鼓风机送到空气预热器，预热后进风室，经鼓风板 到炉膛，产生高温烟气，经过热器、分离器一部分较大颗粒通过返料器返到炉膛继 续燃烧，其余细灰同高温烟气一起通过对流管、省煤器、空气预热器后离开锅炉尾 部，经静电除尘、水膜除尘除尘降温后，被引风机送到烟囱排空。 锅炉烟气工艺流程简图见图2 1 。 图2 1锅炉烟气工艺流程简图 f i g 2 - 1 f l o w s h e e to f b o i l e rs m o k es y s t e m 锅炉给水和蒸汽流程叙述：靠锅炉热水罐自身压力到除氧罐，依靠多级泵打压 到5 9m p a ，一路直接进省煤器，另一路通过减温器再到省煤器，由省煤器到上锅 筒，经上锅筒分布炉水到对流管、埋管、冷壁管吸热产生蒸汽，自然循环到上锅筒， 产生饱和蒸汽，经过热器加热后成为过热蒸汽，再根据用汽单位需要，通过减温减 压调节蒸