1 廢水來源及水質(zhì)
硫酸車間以混礦（硫鐵礦和硫精砂按一定比例混合）為生產(chǎn)原料，凈化工段采用電除塵封閉酸洗流程，吸收工段采用二轉(zhuǎn)二吸制酸工藝。該車間排放的廢水主要有稀酸廢水、滾筒冷卻水和循環(huán)下水。
稀酸廢水主要來自凈化工段，正常生產(chǎn)時，每天排放稀酸泥兩次，每次15m3，開車初始階段（約8h）為10m3外；此外，干吸工段濃硫酸鑄鐵排管冷卻器有少量漏酸，脫鹽水站排放少量酸堿廢水。
滾筒冷卻水用于冷卻排渣滾筒，因混入大量硫鐵礦渣而含有大量懸浮物。
該車間設(shè)有兩套600t/h循環(huán)水系統(tǒng)，一套為余壓回水，供發(fā)電和凈化工段間冷器冷卻水使用；另一套為無壓回水，供于吸工段冷卻排管使用。因冷卻塔填料倒塌等原因，冷卻效果較差，補充水量較大，故有部分冷卻下水排放。
1.2 磷肥車間
磷肥車間以磷礦石為原料，經(jīng)破碎、球磨制漿、混合化成、熟化等工序生產(chǎn)磷肥（普鈣），混合化成工序含氟尾氣用兩級吸收室吸收。廢水來自氟硅酸鈉合成工序的合成槽和離心機，為酸性含氟廢水，主要含氟硅酸鈉和鹽酸。
1.3 磷銨車間
磷銨車間含磷酸和磷銨兩個工段。磷酸工段以磷肥車間生產(chǎn)的礦漿和硫酸車間生產(chǎn)的硫酸為原料，經(jīng)革取、過濾等工序生產(chǎn)磷酸。該工段的廢水主要為文丘里洗滌塔的含氟廢水。用新鮮水作為水環(huán)真空泵冷卻水，排水用作大氣冷凝器冷卻水。
磷銨工段以氮和磷酸為原料，經(jīng)中和濃縮、造粒干燥等工序生產(chǎn)磷銨。該工段各種設(shè)備冷卻水約40m3/h，沒有回收而直接排放；其中以混合冷凝器（用磷酸工段過濾系統(tǒng)大氣冷凝器后的冷卻水來冷凝二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的氣體）排放的冷凝水為主。正常生產(chǎn)時，這部分廢水的pH、磷酸鹽、氟化物和懸浮物均能達標，但在操作不穩(wěn)定時，這幾項指標時有超標現(xiàn)象。
1.4 廢水水量、水質(zhì)
正常生產(chǎn)時，全廠廢水水量、水質(zhì)見表1。
表1 廢水水量、水質(zhì)
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車間名稱 |
硫酸車間 |
磷肥車間 |
磷銨車間 |
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稀酸廢水 |
滾筒冷卻水 |
冷卻水 |
含氟廢水 |
含氟廢水 |
冷卻水 |
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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) |
|
|
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3000～6000 |
3000～6000 |
10～70 |
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PO43-(P)/(mg·L-1) |
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10～150 |
|
As3+/(mg·L-1) |
5～10 |
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2 廢水處理及回用
從表1可以看出，全廠排放的廢水可分為兩大類，即冷卻水和酸性廢水或酸性含氟廢水。前者水量大、污染程度輕微，但直接排放浪費了大量新鮮水，應采取以完善循環(huán)冷卻水系統(tǒng)為主的治理措施；后者水量小，但污染程度嚴重，應采取適當?shù)奶幚泶胧┖螅赜糜谏a(chǎn)或達標排放。
2.1.1 硫酸車間滾筒冷卻水
改造前，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的排水在冷卻滾筒后直排。現(xiàn)在滾筒下面設(shè)一只集水裝置，并用管道送至一座清水池，冷卻后又回用于滾筒的冷卻。
2.1.2 硫酸車間循環(huán)冷卻水
原循環(huán)冷卻水系統(tǒng)因冷卻塔填料倒塌等原因，冷卻效果較差。通過更換冷卻塔填料、增加1臺冷卻塔等措施，循環(huán)冷卻水量達800m3/h。3套600m3/h循環(huán)水分別供應余熱發(fā)電、凈化工段間冷器和干吸工段陽極保護管殼式冷卻器使用。冷卻水排放量由改造前的60m3/h（其中，約20m3/h用于冷卻排渣滾筒后再排放）降至20m3/h。
2.1.3 磷銨車間冷卻水
改造前磷銨車間磷銨熱風機及料漿循環(huán)泵冷卻水（約10m3/h）直排；水環(huán)真空泵、大氣冷凝器和混合冷凝器的冷卻水順序重復使用，使用情況見圖1。
在進行水量平衡的基礎(chǔ)上，提出磷銨車間水回用方案，工藝流程見圖2。
2.2 酸性廢水及酸性含氟廢水
2.2.1 硫酸車間酸性廢水
由于含砷量較低（As3+≤10mg/L），用一般的石灰法一次處理即可達標[1]。該車間原有一套稀酸廢水處理設(shè)施，改造[2]后，廢水能達標排放。
2.2.2 磷肥車間酸性含氟廢水
該車間酸性含氟廢水采用兩級石灰中和沉降工藝。車間生產(chǎn)正常時，廢水經(jīng)石灰乳一次中和至pH=5－6，固液分離后，上清液回用于磨礦；車間生產(chǎn)不正常、系統(tǒng)水平衡不了時，廢水處理按兩級石灰中和沉降方式運行，廢水可達標排放。
該車間廢水處理裝置在運行過程中，存在石灰用量偏高、化灰機及板框壓濾機處理能力偏小等問題[2]。目前，將廢水與礦粉混合后直接回用于磨礦，經(jīng)過五個多月的運行，并未影響磨礦系統(tǒng)設(shè)備。這樣可降低運行費用，做到廢水封閉循環(huán)。
2.2.3 磷銨車間酸性含氟廢水
原計劃將萃取尾氣洗滌水納入磷肥生產(chǎn)車間廢水處理系統(tǒng)一并處理，但其水量超過磨礦工序的需要，故將萃取尾氣洗滌水用作過濾工序盤式過濾機二次洗水。
3 技術(shù)經(jīng)濟分析
全廠廢水處理或回用設(shè)施運行費用見表2。從表2可以看出，由于項目的實施節(jié)約了大量的水，節(jié)約的水費除抵去廢水處理或回用設(shè)施運行費用及排污費和農(nóng)賠金外，每年還節(jié)余28.13萬元，經(jīng)濟效益顯著。
|
名稱 |
硫酸車間 |
磷肥車間 |
磷銨車間 |
小計 |
|
固定資產(chǎn)總值／萬元 |
124.6 |
64.5 |
41.9 |
231.0 |
|
節(jié)約新水量／（萬t·a-1） |
28.8 |
1.80 |
32.0 |
62.6 |
|
電費／（萬元·a-1） |
23.85 |
0.72 |
13.32 |
38.89 |
|
藥劑費／（萬元·a-1） |
1.8 |
0 |
0 |
1.8 |
|
其它（折舊費等）／（萬元·a-1） |
14.64 |
7.39 |
5【水處理設(shè)備】.75 |
27.78 |
|
節(jié)約水費／（萬元·a-1） |
28.8 |
1.8 |
32.0 |
62.6 |
|
減少排污費／（萬元·a-1） |
|
|
|
24.0 |
|
減少農(nóng)賠金／（萬元·a-1） |
|
|
|
10.0 |
|
所節(jié)約費用／（萬元·a-1） |
|
|
|
28.13 |
3.2 環(huán)境效益
全廠廢水處理或回用設(shè)施實施前后水污染物減少量見表3。
表3 全廠水污染物減少量
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名稱 |
硫酸車間 |
磷肥車間 |
磷銨車間 |
小計 |
|
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 |
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