河南省氮肥行业分布及水污染治理措施

李哲　李洁　刘驰

【摘 要】氮肥生产过程中会排出大量含COD、氨氮、总氮的废水，对水环境改善造成巨大压力。通过对河南省氮肥行业现状的研究，阐明河南省氮肥企业数量、规模、工艺现状，分析氮肥行业废水产生环节，提出氮肥行业水污染治理措施。

【关键词】氮肥行业；水污染物；治理措施

中图分类号： X786 文献标识码： A 文章编号： 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产基地，近年来河南氮肥工业经历改革、调整、发展，使行业在产品、产业结构、技术装备、污染治理等多方面取得了较大转变。然而随着我国环保要求的不断提高，河南省对氮肥工业的污染治理要求也进一步加严。氮肥工业即是耗水大户，也是排污大户[1]。其废水排放点多，主要污染因子包括COD、氨氮、总氮、悬浮物、氰化物、硫化物、酚类等，成分较为复杂，若不经过有效处理而排放到环境中，将对人体健康和生态环境造成影响。因此水污染治理是保障氮肥工业可持续发展的重要环节。

1 河南省氮肥行业现状及分布

1.1 企业数量及规模情况

河南省氮肥行业在经历了一系列的资源整合、淘汰落后产能之后，企业数量进一步减少，产能进一步集中。根据2016年统计结果，河南省尚有氮肥企业27家，主要分布在新鄉、焦作、驻马店、开封、洛阳等地，企业产品以尿素、合成氨联产甲醇、碳铵为主。企业合成氨总产能593.5万吨/年。其中，合成氨产能30万吨/年以上的有9家，18万吨/年至30万吨/年的有2家，18万吨/年以下的有16家。氮肥企业合成氨产能规模分布情况见图1。

1.2 企业生产工艺装备情况

河南省氮肥企业绝大多数以煤为原料进行生产，仅有个别企业采用天然气或焦炉气为原料。经过近年来的发展，河南省氮肥行业工艺装备水平不断提高，但大多数企业仍采用固定床间歇气化工艺，仅有4家企业采用连续加压气化工艺（包括水煤浆炉与粉煤航天炉两种炉型）。原料气净化工段中常用的脱硫工艺有栲胶脱硫、克劳斯硫回收等工艺；脱碳工艺常采用碳丙脱碳、变压吸附脱碳、低温甲醇洗脱碳等；精制工艺常采用甲烷化、醇烷化及低温液氮洗工艺等。尿素合成工艺常采用水溶液全循环法、二氧化碳汽提法和氨汽提法。

2 氮肥行业废水产生环节

氮肥企业的生产废水排放点较多，从企业生产工艺分析，其生产过程中产生的废水主要来自三个部分：原料气合成工段产生的废水；尿素、碳铵、硝酸铵等氮肥合成工段产生的废水；以及循环冷却水。

原料气合成工段产生的废水主要有：（1）原料气洗涤冷却过程中产生的含酚、氰、硫化物、氨、COD等的造气废水；（2）脱硫工序产生的脱硫废液；（3）变换冷凝液；（4）醇氨联产过程中有甲醇精馏残液，COD较高；（5）氨合成工序中油分离器排污的含油、氨废水。氮肥合成工段产生的废水主要有[2]：（1）尿素合成过程产生的含有高浓度尿素和氨的冷凝液；（2）碳酸氨尾气洗涤塔产生的含氨废水（3）硝酸铵生真空蒸发工序产生的含氨废水

3 水污染治理措施

氮肥企业废水来源复杂，应先进行分类收集、分质处理，并尽可能回收利用后，再排入终端污水处理站进行综合处理。氮肥企业废水主要处理工艺流程见图2。

3.1 几种常用的废水分质处理技术

3.1.1 造气废水微涡流塔板澄清技术

造气废水主要来自于原料气的洗涤净化过程，水中含有大量的悬浮物，需进行沉淀澄清处理，目前较为常用的是微涡流塔板澄清。微涡流澄清器主要包括塔板、斜管和排污三大部分[3]。加入絮凝剂的造气废水首先经由格栅塔板形成细小涡流，在涡漩作用下形成絮体，吸附水中细小颗粒形成大颗粒沉降，同时利用斜管可减少沉降时间，提高沉降效率。沉降后的清水溢流至冷却塔，泥渣则由澄清池底部排出。微涡流澄清器常设置在平流沉淀池后，对悬浮物含量较高的废水处理效果好。对于悬浮物含量为250mg/L的造气废水，处理后可使悬浮物含量下降到30mg/L以下[4]。

3.1.2 尿素冷凝液深度水解解吸技术

尿素工艺冷凝液中含有一定量的CO2、氨和尿素，水解解吸技术是先将冷凝液中的CO2和氨在解吸塔中分离出来，再通过蒸汽加热使冷凝液中的尿素在水解塔中分解为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对尿素工艺冷凝液的含氨废水进行处理，处理后的废水含氨和尿素均小于5mg/L，远远小于普通解吸技术[5]。经水解解吸处理后的废水，可作为脱盐水综合循环利用。

3.2 综合废水处理技术

氮肥企业综合废水的特点是COD、氨氮、总氮含量高，因此氮肥企业综合废水处理常采用强化脱氮的生化处理技术。

3.2.1 SBR及其变型工艺

SBR工艺即序批式活性污泥法。典型的SBR分进水期、反应期、沉淀期、排水期、闲置期这五个阶段，周而复始地循环这种操作周期，以实现废水的处理。在处理氮肥企业废水时，为提高总氮去除效果，可在一个周期内使多次厌氧期和好氧期交替进行，加强反硝化效果。SBR工艺具有工艺流程简单，占地面积小，适应水质、水量变化，抗冲击能力强等优点。SBR法处理量较小，适用于中小型氮肥企业废水生化处理。

CASS工艺是周期循环活性污泥法的简称，是SBR的变型工艺，为连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水。CASS工艺是在缺氧生物选择器和主反应池间增设了厌氧池，以辅助生物选择器缓冲进水水质、水量，促进磷的释放和反硝化脱氮作用。此外，还增设了主反应区向生物选择器的污泥回流系统。CASS工艺流程简单，运行管理方便，耐冲击负荷强，排泥量小，处理效果好。

3.2.2 A/O工艺

我省氮肥企业污水处理多采用A/O工艺，为达到更好的总氮去除效果，多数在设计时强化该工艺的反硝化功能，如在适当的范围内加大硝化液回流比、延长厌氧池水力停留时间。同时考虑到氮肥行业废水高氨氮、低BOD的特點，通常氮肥企业在反硝化过程中补加甲醇精馏残液或稀甲醇作为碳源。对于进水总氮高或直接排放的氮肥企业，仅采用A/O工艺一般难以达到其执行标准的总氮控制要求，可在后续加入深度处理工艺以保证出水的稳定达标。

3.2.3 两级A/O工艺

我省部分氮肥企业采用两级（或多级）A/O工艺以强化废水的总氮去除效果。两级A/O（或多级）工艺即采用两个（或多个）A/O工艺串联而成，使反硝化和硝化分别在缺氧池和好氧池进行。为使后置缺氧段达到较好的反硝化效果需外加碳源，通常使用甲醇精馏残液或稀甲醇。当前，以两级A/O为主体的末端污水治理工艺在我省氮肥企业废水处理中取得了较好的效果。

3.2.4 曝气生物滤池

曝气生物滤池工艺适用于二级生处理出水COD、氨氮或总氮不达标的企业。曝气生物滤池属于生物膜法处理工艺，主要用于氨氮的硝化和反硝化，与接触氧化池相比，曝气生物滤池具有滤料生物富集量大、容积负荷高、产泥量低的优点，该工艺适用于进水污染物（特别是SS）含量较低、出水COD、氨氮、总氮要求较高的工程中。因此，为进一步去除有机物，加强脱氮效果，可采用曝气生物滤池对二级生化处理出水进行深度处理。

4 结语

总氮的控制和处理是氮肥企业水处理的重点和难点，在实地调研的过程中，绝大多数企业废水COD和氨氮都能稳定达标排放，但只有少数企业能做到总氮达标，且并不稳定。就目前的工艺技术来看，需要较大的回流比，才能满足总氮的脱除效果。这就需要更大的占地面积和更多的经济投入，对企业来说是不小的负担。随着国家对于总氮排放的要求越来越严格，研究和开发更经济更有效的总氮处理技术是当前迫切的需要。

【参考文献】

[1]冯素敏.合成氨工业水污染治理技术研究[D].南京理工大学.2015.

[2]李士安，吕峰，张晓丽.合成氨废水生物脱氮处理工艺综述[J].环境工程，2009，27（S1）：134-136+123.

[3]贾焱，陈惠香.微涡流技术在造气污水处理中的应用[J].河南化工，2006（06）：33-34.

[4]上官末玲.微涡流塔板澄清器在造气循环水的应用[J].山西化工，2007（03）：64-65.

[5]胡欢欢.尿素深度水解改造运行效果分析[J].化工管理，2017（04）：155.