磷肥工業(yè)廢水清潔生產(chǎn)過程

本文節(jié)選自 《廢水污染控制技術手冊第三章》

清潔生產(chǎn)

　　1.鈣鎂磷肥水淬水閉路循環(huán)技術

　　某磷肥廠（80萬t/a鈣鎂磷肥）采用閉路循環(huán)技術處理水淬水。其工藝流程如圖1-3-21所示。每生產(chǎn)1t鈣鎂磷肥要產(chǎn)生20～40t水淬廢水，廢水中主要含氟、磷、懸浮物，直接排放既污染環(huán)境又浪費水資源。廢水經(jīng)沉淀回收其中的半成品后，進入循環(huán)池再返回生產(chǎn)系統(tǒng)供水淬熔料，實現(xiàn)了水淬廢水的循環(huán)使用。一次使用的水淬水中含氟10mg/L左右，循環(huán)使用后，含氟濃度升高，但可保持平衡在100mg/L左右，對產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量及操作均未發(fā)現(xiàn)有不良影響。

圖1-3-21  鈣鎂磷肥水淬水全封閉循環(huán)流程

　　主要技術指標：

　　處理量      280萬t/a廢水。

　　環(huán)境效益：每年少排放280萬t廢水，減少取水360萬t，回收半成品5000t/a。

　　江蘇某磷肥廠（5萬t/a）也采用此技術，該廠水淬水經(jīng)閉路循環(huán)處理后，達到無廢水排放，水重復利用率100%，廢水處理前后比較見表1-3-5[1]。

表1-3-5  廢水處理前后比較表

　　該技術適用于高爐法鈣鎂磷肥水淬水的利用。

　　2.磷酸廢水閉路循環(huán)技術

　　某設計院開發(fā)應用了此技術，其生產(chǎn)工藝流程為：磷酸生產(chǎn)的廢水主要來自尾氣吸收塔和大氣冷凝器，經(jīng)沖洗濾布及地坪后，含較多懸浮物、F-及P2O5，酸性較高。國內(nèi)大都采用一級石灰中和法將廢水中的F-降至50mg/L左右，再與全廠其他廢水混合排放（否則無法達標）。新開發(fā)的廢水封閉循環(huán)法則把這部分廢水經(jīng)旋流分離器分離去除大部分懸浮物，溢流液含固量由2%～10%降至0.3%～2%左右，加入絮凝劑（聚丙烯酰胺），再經(jīng)重力分離，使清液含固量降至＜210mg/L，然后與氟吸收塔廢水混合后送去沖洗過濾機濾布和地坪，分離出含固量為30%左右的稠漿，經(jīng)增稠并加熱后，再送入盤式過濾機過濾。正常運行時，整個磷酸裝置無廢水排放。此技術推廣后，我國磷酸生產(chǎn)的排污將達到世界先進水平。處理工藝流程如圖1-3-22所示。

　　環(huán)境效益：消除了磷酸工業(yè)最大的水污染源。該技術取消了循環(huán)水，新鮮水的用量也大大減少，一般新鮮水用量40m3/h（一般老法新鮮水用量32～121m3/h，循環(huán)水160～450m3/h），節(jié)約了能源和水資源，基本消除了含P2O5和F-廢水的排放。

圖1-3-22  磷酸裝置廢水封閉循環(huán)流程

　　該技術已推廣應用于多套磷銨生產(chǎn)裝置，取得顯著效果。該技術適用于中小型磷肥廠磷酸裝置含氟廢水治理。

　　3.磷酸生產(chǎn)廢水、廢氣綜合控制清潔生產(chǎn)工藝

　　為減少磷酸生產(chǎn)中污染物的排放，應盡量在生產(chǎn)過程中削減污染物的產(chǎn)生量。一直以來磷肥生產(chǎn)行業(yè)大力推廣磷酸生產(chǎn)廢水、廢氣綜合控制清潔工藝。工藝的主要特點是由反應及蒸發(fā)系統(tǒng)排放的含氟氣體經(jīng)多級串連洗滌，使尾氣中氟的去除率＞99%，與此同時，洗滌水中的氟硅酸逐級提濃，最終濃度達18%，用作生產(chǎn)冰晶石原料。

處理工藝流程如圖1-3-23所示。

圖1-3-23  磷酸廢水、廢氣綜合控制清潔生產(chǎn)工藝流程

　　主要技術指標：

　　處理量                      60000t/a（P2O5的相應廢水、廢氣）；

　　生產(chǎn)工藝排放廢氣含塵        ＜100mg/m3；

　　生產(chǎn)工藝排放廢氣含氟        ＜10g/t（P2O5）。

　　環(huán)境效益：在正常生產(chǎn)情況下無廢水排放，回收18%的氟硅酸水溶液用于生產(chǎn)冰晶石或其他氟產(chǎn)品。

　　該技術適用于大型磷酸生產(chǎn)裝置。 

廢水處理和利用

　　黃磷為生產(chǎn)磷酸的重要原料，某磷肥廠有設計規(guī)模3000t/a的黃磷生產(chǎn)裝置。電爐法制元素磷的生產(chǎn)過程中，廢水主要來自：①冷凝塔噴淋水和精制鍋漂洗水匯合成高濃度的含磷廢水；②電極水封密封的低濃度含磷廢水；③水淬爐渣的含氟廢水。廢水排放量為2600t/d，廢水組成見表1-3-6[1]。

表1-3-6  廢水水質(zhì)組成

　　該廠采用分路循環(huán)-電解法將絕大部分廢水進行循環(huán)使用，平衡后多余廢水進行沉淀、氧化、過濾、中和、電解。石灰中和主要去除氟，通過電解產(chǎn)生次氯酸鈉將廢水中的元素磷、氰化物氧化后除去。根據(jù)廢水來源和組成不同，建成以下三個廢水循環(huán)系統(tǒng)[1]。

　?。?）電極水封水循環(huán)系統(tǒng)（低濃度含磷廢水）：

　?。?）沖渣水循環(huán)系統(tǒng)（含氟廢水）：

　　（3）冷凝塔噴淋水循環(huán)系統(tǒng)（高濃度含磷廢水），見圖1-3-24。

圖 1-3-24  高濃度含磷廢水循環(huán)工藝流程

　　廢水進入增稠器，經(jīng)初沉后用泵送回冷凝塔噴淋，多余廢水進入平流池，經(jīng)氧化塔鼓入空氣氧化，進入無閥砂濾池經(jīng)泵返回冷凝塔噴淋，平衡后多余廢水經(jīng)中和、電解排放。平流池中貧磷泥經(jīng)板框壓濾機脫水后送往制酸部分摻燒。工藝控制條件：

　　平流池停留時間          20h；

　　氧化塔氣液比（體積比）  100；

　　電解反應pH值           8～10；

　　電解用電流              50A；

　　板框壓濾機壓力          (5～6)×105Pa。

　　主要技術指標：

　　處理水量                720（電解120）m3/d；

　　電耗                    2kW•h/m3。

　　環(huán)境效益：廢水經(jīng)處理后，其中電極水封水、沖渣水實現(xiàn)閉路循環(huán)。高濃度含磷廢水的噴淋水和精制漂洗水尚有少量排放，排放量由原來的2600t/d下降到120t/d，廢水中磷懸浮物濃度已達到排放標準。

　　平流池中形成的貧磷泥得到處理回收，解決了黃磷廢水處理中的一大難題。

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