合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)研究

 　　氨是化肥工業(yè)和基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要原料，合成氨主要用于生產(chǎn)氮肥。我國合成氨工業(yè)主要以煤制氨為主，污染物排放量較大，且廢水中氨氮的污染問題尤為突出。根據(jù)行業(yè)調(diào)研和《中國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》(2011年)〔1〕的數(shù)據(jù)，2011年我國合成氨工業(yè)的氨氮排放量約占全國工業(yè)行業(yè)總排放量的31.9%,COD排放量約占4.0%,廢水排放量約占6.7%.2011年，國務(wù)院發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中首次將氨氮納入總量減排，并規(guī)定了2015年氨氮排放總量比2010年減少10%的約束性指標(biāo)。因此，合成氨工業(yè)氨氮的排放控制對于完成“十二五”總量減排任務(wù)，控制水體富營養(yǎng)化至關(guān)重要。

　　自《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13458-2001)實(shí)施以來，我國合成氨工業(yè)水污染物控制技術(shù)有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但該標(biāo)準(zhǔn)已難以適應(yīng)新形勢下環(huán)境保護(hù)工作的要求。環(huán)境保護(hù)部于2008年啟動了標(biāo)準(zhǔn)修訂工作，目前新標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)編號為GB 13458-2013,于2013年7月1日起開始實(shí)施。

　　1 我國合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程

　　從我國第1個環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn)》(GB J4-73)開始，適用于我國合成氨工業(yè)水污染物排放控制的標(biāo)準(zhǔn)先后有4個，每個標(biāo)準(zhǔn)都與當(dāng)時的產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況和環(huán)境污染狀況緊密聯(lián)系，在一定時期內(nèi)發(fā)揮了重要作用。各版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氨氮排放限值詳見表 1.

　　1973年，《工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn)》(GB J4-73)的發(fā)布標(biāo)志著我國環(huán)境保護(hù)事業(yè)的起步。該標(biāo)準(zhǔn)適用于所有工業(yè)行業(yè)，規(guī)定了5種第1類有毒物質(zhì)和14種第2類污染物的最高容許排放濃度，其中涉及合成氨工業(yè)的指標(biāo)有pH、懸浮物、化學(xué)耗氧量、硫化物、揮發(fā)性酚、氰化物、石油類等，但標(biāo)準(zhǔn)中未設(shè)置氨氮控制指標(biāo)。

　　1.2 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1988)

　　1988年，原國家環(huán)境保護(hù)局發(fā)布實(shí)施了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1988),替代GB J4-1973的廢水部分。該標(biāo)準(zhǔn)按地面水域使用功能要求和污水排放去向劃分了三級標(biāo)準(zhǔn)，針對現(xiàn)有和新擴(kuò)改企業(yè)規(guī)定了不同的排放限值，增加了氨氮等12項(xiàng)控制指標(biāo)，并按行業(yè)類別規(guī)定了最高允許排水量或最低允許水循環(huán)利用率。

　　從20世紀(jì)70年代開始，我國在氮肥的生產(chǎn)、使用以及氮肥技術(shù)的研究和普及方面都得到了比較迅猛的發(fā)展，但當(dāng)時合成氨工業(yè)是以小型廠生產(chǎn)低濃度氮肥為主，工藝落后，污染物排放量大、濃度高，且治理技術(shù)不完善，因此在當(dāng)時情況下GB 8978-1988中合成氨工業(yè)的氨氮排放限值比其他行業(yè)較為寬松。

　　1.3 《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13458-1992)

　　隨著以渣油、天然氣和煤為原料的大型氮肥裝置的引進(jìn)，在編制1992版合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)時預(yù)計(jì)，“八五”期間我國合成氨工業(yè)將有較大發(fā)展，廢水和氨氮排放量將猛增。因此，確定需對新增加的污染源嚴(yán)加控制。

　　在上述背景情況下，1992年，原國家環(huán)�？偩职l(fā)布了《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13458-1992),替代《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1988)合成氨工業(yè)部分。該標(biāo)準(zhǔn)按照原料類型(煤頭、油頭和氣頭)、企業(yè)規(guī)模(大、中、小型)和廢水排放去向，分年限規(guī)定了合成氨工業(yè)(包括尿素、硝酸銨、碳酸氫銨等氮肥產(chǎn)品)水污染物最高允許排放濃度、噸產(chǎn)品最高允許排水量和污染物排放量;增加了銅和有機(jī)氮2項(xiàng)控制指標(biāo);氨氮限值分階段逐年收嚴(yán)，1997年1月1日起立項(xiàng)及建成投產(chǎn)的各規(guī)模企業(yè)均應(yīng)達(dá)到30 mg/L.

　　1.4 《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GWPB4- 1999,GB 13458-2001)

　　GB 13458-1992對控制合成氨工業(yè)的水污染物排放起到了積極的促進(jìn)作用，但當(dāng)時我國合成氨工業(yè)仍以能耗高的小型煤頭企業(yè)為主，雖然部分中小氮肥企業(yè)總體生產(chǎn)規(guī)模已分別達(dá)到大、中型水平，而單套生產(chǎn)裝置仍是中、小型裝置水平，技術(shù)水平仍較落后，因此GB 13458-1992在實(shí)施過程中仍顯嚴(yán)格。

　　1999年，原國家環(huán)�？偩纸M織有關(guān)單位完成了對《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13458-1992)的修訂，修訂標(biāo)準(zhǔn)編號為GWPB4-1999,2001年標(biāo)準(zhǔn)編號調(diào)整為GB 13458-2001.GB 13458-2001對新建企業(yè)取消了標(biāo)準(zhǔn)分級;企業(yè)類別由按生產(chǎn)規(guī)模劃分調(diào)整為按單套裝置工程能力劃分;取消了銅和有機(jī)氮2項(xiàng)指標(biāo);不再按照原料類型(煤頭、油頭和氣頭)而是采用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(尿素、硝氨和碳氨)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)限值;同時，在1992版基礎(chǔ)上適當(dāng)放寬了氨氮的排放限值。

　　2 標(biāo)準(zhǔn)修訂必要性分析

　　2.1 行業(yè)現(xiàn)狀及污染排放情況

　　2.1.1 行業(yè)現(xiàn)狀

　　(1)氮肥產(chǎn)量世界第一，產(chǎn)能過剩日益突出。2011年全國合成氨產(chǎn)量超過5 300萬t,氮肥產(chǎn)量超過4 100萬t(折純氮),均約占世界總產(chǎn)量的1/3.據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來我國氮肥產(chǎn)能一直保持10%以上的年均增速，合成氨產(chǎn)量平均增速為4.43%.伴隨著我國氮肥產(chǎn)能的迅速擴(kuò)張，國內(nèi)氮肥需求的增長速度略顯遲緩，產(chǎn)能過剩日益突出。

　　(2)以中小型煤頭企業(yè)為主，產(chǎn)能產(chǎn)量主要集中于大中型企業(yè)。2011年我國合成氨生產(chǎn)企業(yè)共有394家，其中煤頭企業(yè)300余家，合成氨產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的75%;氣頭企業(yè)70余家，合成氨產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的24%;油頭企業(yè)2家，合成氨產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的1%.從企業(yè)規(guī)模來看，單廠產(chǎn)量大于18萬t的企業(yè)數(shù)量約為24%,產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的65%.

　　根據(jù)歐盟的統(tǒng)計(jì)，目前世界上80%的合成氨生產(chǎn)都采用天然氣作為原料，且使用較為先進(jìn)的蒸汽轉(zhuǎn)化法〔2〕。可見，我國合成氨工業(yè)在生產(chǎn)原料和生產(chǎn)工藝上與其他國家相比存在一定差異。

　　2.1.2 污染排放情況

　　合成氨工業(yè)包括合成氨生產(chǎn)、尿素生產(chǎn)和硝酸銨生產(chǎn)。合成氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水主要含有酚、氰、硫化物、氨、COD等的造氣、脫硫洗滌冷卻水;尿素生產(chǎn)中的廢水主要為含尿素、氨的工藝廢液;硝酸銨生產(chǎn)廢水為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工藝廢液，其大部分回用于硝酸生產(chǎn)，少量排放。合成氨工業(yè)廢水排放量大、氨氮濃度高。

　　據(jù)估算，2011年合成氨工業(yè)氨氮的排放量為8.97萬t,COD為14.19萬t,排水量為15.37億m3.從主要行業(yè)排放情況來看，合成氨生產(chǎn)所屬的化學(xué)原料及化學(xué)制品制造業(yè)的氨氮排放量位居首位，COD排放量位居第4位。

　　2.2 GB 13458-2001存在的問題及修訂目的

　　結(jié)合當(dāng)前我國環(huán)境管理需求及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展特點(diǎn)，GB 13458-2001存在的主要問題有：(1)隨著我國合成氨工業(yè)生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和污染控制技術(shù)的提高，GB 13458-2001的控制水平已顯寬松。(2)GB 13458-2001區(qū)分企業(yè)規(guī)模、水環(huán)境功能區(qū)設(shè)置不同的排放限值，不利于企業(yè)之間的公平競爭和水環(huán)境質(zhì)量的改善。(3)近年來我國水體富營養(yǎng)化問題日益突出，急需在標(biāo)準(zhǔn)中設(shè)置相關(guān)指標(biāo)加以控制。(4)目前部分企業(yè)在合成氨工藝流程中串聯(lián)了甲醇生產(chǎn)，出現(xiàn)了聯(lián)醇企業(yè)，需要根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈特點(diǎn)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)適用范圍。此外，GB 13458-2001中設(shè)置的污染物單位產(chǎn)品排放量指標(biāo)、排水量指標(biāo)等也需要根據(jù)監(jiān)督執(zhí)法的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

　　本次修訂主要結(jié)合行業(yè)最新的發(fā)展規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)政策，在解決上述問題的基礎(chǔ)上，對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)和合理的調(diào)整，使得新標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)框架與當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)體系相一致，污染控制水平與當(dāng)前的生產(chǎn)工藝和治理技術(shù)相符合，從而滿足新形勢下的環(huán)境管理需要。

　　3 新標(biāo)準(zhǔn)修訂的主要內(nèi)容

　　(1)調(diào)整適用范圍。新標(biāo)準(zhǔn)適用于合成氨企業(yè)，包括合成氨、尿素、硝酸銨、碳酸氫銨以及醇氨聯(lián)產(chǎn)企業(yè)的排放管理。目前，我國以無煙煤為原料固定床制原料氣的合成氨企業(yè)大多在合成氨工藝流程中串連了甲醇生產(chǎn);另外，合成氨行業(yè)原料氣精制也在大力推廣以雙甲(甲醇化、甲烷化)或醇烴化取代銅洗的清潔生產(chǎn)技術(shù)，由于原料路線相同，聯(lián)醇企業(yè)的廢水特征污染物與碳銨和尿素企業(yè)基本相同，因此，GB 13458-2013的適用范圍增加了醇氨聯(lián)產(chǎn)企業(yè)。

　　(2)取消標(biāo)準(zhǔn)分級，并逐步取消企業(yè)類別劃分。新標(biāo)準(zhǔn)取消了按污水去向分級控制的規(guī)定，且不再按照企業(yè)的產(chǎn)品類別和單套裝置的工程能力規(guī)定污染物排放限值�？紤]到中小型企業(yè)的生產(chǎn)工藝改進(jìn)還需一定時間，因此，新標(biāo)準(zhǔn)中單套裝置年產(chǎn)合成氨30萬t以下的中小型現(xiàn)有企業(yè)的單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量指標(biāo)較30萬t以上的大型企業(yè)有所放寬，但仍比GB 13458-2001要求嚴(yán)格。經(jīng)過1年半的過渡期后，大中小型企業(yè)的單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量執(zhí)行相同的限值要求。

　　(3)調(diào)整污染物項(xiàng)目。自GB 13458-2001實(shí)施以來，我國合成氨工業(yè)的生產(chǎn)原料和工藝基本保持不變，因此新標(biāo)準(zhǔn)中保留了原標(biāo)準(zhǔn)的污染物項(xiàng)目。為了防止我國水體的富營養(yǎng)化，在新標(biāo)準(zhǔn)中增加了總磷和總氮2項(xiàng)污染物控制指標(biāo)。同時，考慮到指標(biāo)的必要性和可操作性，取消了“噸氨最高允許日均水污染物排放量”指標(biāo)。

　　(4)提高污染物排放控制要求。根據(jù)現(xiàn)有合成氨工業(yè)的水污染物控制技術(shù)和環(huán)境管理水平，新標(biāo)準(zhǔn)全面提高了污染物排放的控制要求�，F(xiàn)有企業(yè)排放限值基本與GB 13458-2001大型企業(yè)的限值相銜接，新建企業(yè)排放限值在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步加嚴(yán)。

　　與歐、美等國家和地區(qū)相比(見表 2)可見，美國的合成氨生產(chǎn)環(huán)節(jié)氨氮的排放量很小，而尿素生產(chǎn)的氨氮排放量較大，與我國采用解吸工藝處理尿素工藝廢水的排放量相當(dāng)。美國標(biāo)準(zhǔn)氨氮限值為20世紀(jì)70年代制定的，其可參考性有一定局限。新標(biāo)準(zhǔn)氨氮限值與歐盟的BAT技術(shù)氨氮排放限值基本在同一水平，略為寬松，主要是因?yàn)槲覈�以煤制氨為主，而歐盟基本為天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制氨，兩者在產(chǎn)排污系數(shù)上存在較大差異�？傮w而言，GB 13458-2013的污染物排放控制水平反映了我國合成氨工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)排污特點(diǎn)，

　　(5)增加水污染物特別排放限值和間接排放限值。根據(jù)國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)體系要求，GB 13458-2013增加了水污染物特別排放限值，在特別保護(hù)區(qū)域內(nèi)的合成氨生產(chǎn)企業(yè)執(zhí)行。此外，向公共污水處理系統(tǒng)等排放廢水的合成氨生產(chǎn)企業(yè)需執(zhí)行間接排放限值。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　4 新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的環(huán)境效益預(yù)測

　　實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)將會提高合成氨行業(yè)的環(huán)保準(zhǔn)入門檻，有利于減少行業(yè)的水污染物排放。據(jù)測算，到“十二五”末，現(xiàn)有企業(yè)工業(yè)廢水、COD和氨氮的排放量與2010年相比可分別削減62.1%、67.2%和83.8%.執(zhí)行新舊標(biāo)準(zhǔn)氨氮排放情況的比較如圖 1和圖 2 所示。

圖 1 執(zhí)行GB 13458-2001氨氮排放情況預(yù)測

圖 2 執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)氨氮排放情況預(yù)測

　　實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)將加快轉(zhuǎn)變合成氨行業(yè)發(fā)展方式，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，有利于促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)和健康發(fā)展。大型企業(yè)在進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境管理，將部分環(huán)節(jié)升級改造后即可達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求;中型企業(yè)在加強(qiáng)清潔生產(chǎn)工藝改造和末端治理后，也基本可以達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要求;但小型企業(yè)達(dá)標(biāo)面臨一定壓力，需及時按照相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的要求進(jìn)行調(diào)整。