蔡海龙

（新蔡县河坞水电站，河南 新蔡 463500）

0 前言

目前国内纯碱生产绝大部分为合成纯碱（联碱法与氨碱法），其生产过程尤其是氨碱法排放大量的废液、废渣，环境污染严重，生产消耗大，产品成本高，因此原化工部提出了“纯碱行业宜增加天然碱的生产能力和产量，限制合成碱生产”的产业政策。某项目以当地丰富的天然碱资源为原料进行纯碱及小苏打的生产，可以节约能源，减少排污，提高产品质量。项目主要用水环节为碱加工用水、厂区生活用水及绿化浇洒环境用水。因此建设规模属大型经济规模，符合纯碱向大规模、集约化发展的趋势。

1 用水节水工艺和技术分析

1.1 生产工艺分析

某项目采用天然碱法，该工艺具有蒸汽消耗量低，不需苛化（苛化法是制造烧碱的化学法之一，用纯碱<碳酸钠>溶液和石灰为原料，使其发生苛化反应，生成氢氧化钠（烧碱）溶液和碳酸钙沉淀<苛化泥>）中和原卤。从而实现苛化泥零排放的特点，大大提高天然碱的利用率，更重要的是倍半碱工艺消除了工艺固废的产生环节，不会产生难处理的工艺固废，大大降低了污染治理费用，减轻了制碱生产造成的环境影响。

小苏打生产以现有纯碱生产中富CO2、高盐卤水为原料，经化碱、澄清、碱液碳化、离心过滤、干燥制得小苏打。所采用的工艺属于先进水平工艺，工程确定的混合盐制碱项目不仅可以将相关的有用成分从系统内取出，加工为产品，变废为宝，更重要的是该项目的建设对碱矿降低生产成本，稳定生产有着非常重要的作用。

天然碱矿制碱原料取自当地丰富的天然碱矿床倍半碳酸钠（NaHCO3·Na2CO3·H2O），根据碱矿提供的资料，两制碱工艺采用湿分解碳化法。湿分解碳化法是通过钻井，使用双井水平钻井连通熔采，由套管取出，通过过滤、干燥得到小苏打，之后再经过煅烧，得到纯度较高的纯碱。

该工艺具有蒸汽消耗量低，不需苛化中和原卤，大大提高天然碱的利用率，不会产生难处理的工艺固废，大大降低了污染治理费用，减轻了制碱生产造成的环境影响。建设项目工艺技术路线及装备符合目前国家产业政策和环保政策要求。

1.2 用水工艺

某项目主要用水环节为碱加工用水、厂区生活用水、及绿化浇洒环境用水。制碱用水主要为以下3个部分，分别为工艺用水、锅炉用水和产品用水。两个碱矿用水工艺基本一致，描述如下：水库（或月河）原水一部分水进入水处理系统，进行软水制备，分离的高盐分水量注入采卤站，之后进入锅炉产生蒸汽，剩余蒸汽进行发电供全厂使用，电机冷却水注入采卤站。蒸汽主要用于煅烧、烘干和湿分解，其中大部分消耗蒸发，小部分进入产品中。

厂区办公、餐厅、职工公寓楼及浴室等生活服务设施由厂区水处理站提供；生活饮用水为外购纯净水；厂区绿化及道路浇洒等环境用水采用新鲜水。

2 用水过程及水量平衡分析

2.1 现状用水情况

某项目工程未进行过水平衡测试，全厂各环节实际用水情况无法准确掌握，根据供水设施运行情况，仅能提供全厂大致的用水情况。项目近几年生产及用水情况统计（2020-2022上半年）见表1。项目近期最大取水量169.80 万m3，相应纯碱总量为18.70万t，平均单位产品用水9.05 m3/t。

表1 项目2020-2022年生产及用水量统计表

2.2 设计用水及水平衡分析

2.2.1 生产用水

根据相关设计资料，主要是海晶碱矿和旭日碱矿2 矿用水。海晶碱矿：海晶碱矿取水库（或月河）原水159.40 m3/h，其中损耗水量162.60 m3/h，产品带走6 m3/h，重复利用水量452 m3/h。旭日碱矿：旭日碱矿取水库（或月河）原水168.60 m3/h，其中损耗水量154.40 m3/h，产品带走5 m3/h，重复利用水量415 m3/h。

海晶碱矿与旭日碱矿用水工艺相同，其中海晶碱矿生产用水159.40 m3/h，旭日碱矿生产用水168.60 m3/h，2碱矿合计用水328 m3/h。2座碱矿全年生产7 920 h，则碱矿全年生产用水量约为259.80万m3。

2.2.2 生活用水

厂区劳动定员1 225 人，人均每日用水量90 L/（人·d），则年生活用水量约4万m3。

2.2.3 环境用水

厂区道路及广场面积5.50 万m2，厂区绿化面积10 万m2。根据（DB/T41 385-2020），绿化用水定额为0.45 m3/（m2·a）；项目厂区道路及广场，需进行洒水抑尘等，定额2 L/（m2·d），每年进行洒水300 d。则厂区年绿化环境用水量为8.48万m3。

2.2.4 项目需要总供水量

根据以上各项目水量合计，项目总用水量为272.30万m3。

3 用水水平评价

3.1 用水水平评价

项目近期（2021 年）实际最大取水量169.80 万m3，相应纯碱总量为18.70万t，则项目单位产品取水量为9.08 m3/t；2020-2022年项目单位产品平均取水量为9.05 m3/t。据设计资料，项目设计用水总量为272.30 万m3，按年纯碱产量30 万t，计算的单位产品设计取水量为9.07 m3/t。根据《河南省地方标准-工业与城镇生活用水定额》表20中，天然碱法先进定额值为8 m3/t，通用定额值为9.60 m3/t。通过对比可知，项目碱矿的用水水平低于通用水平，项目为已建老厂，用水指标符合河南省地方用水标准的指标要求和国家规定有关标准要求。业主单位应进一步提高节水优先意识，加强计量及用水管理，保持开源节流，降低消耗水量，促进区域水资源可持续利用。

表2 项目现有工程产污环节及采取的污染防治措施一览表

3.2 污水处理及回用合理性分析

根据项目生产工艺，其产污环节主要有锅炉软水处理站、蒸发工序、轻灰煅烧、重灰煅烧及晾晒碱炉尾气洗涤塔、碱加工、锅炉循环冷却水系统、生活污水等，防污措施详见表2。

结合以上工程产污环节及采取的污染防治措施，全厂生产用水全部回注矿井的方式实现水的循环使用，不外排；仅有少量生活污水外排。结合环境评价影响结论，项目采用的污水处理及回用方案合理可行。

4 项目运行期取用水量核定

根据前述项目运行期用水量分析评价，项目为已建项目，用水指标符合河南省地方用水标准的指标要求和国家规定有关标准要求，论证按年天然碱产量30 万t，单位产品用水量9.05 m3/t（近期均值），计算得项目用水量约272 万m3/a。据项目现状取水水源情况，水库输水距离较远，考虑水库供水8%的输水损失，月河水源取水考虑2%的输水损失，则项目总取水量292 万m3/a。项目已经许可的水库取水量为264 万m3/a，考虑8%的输水损失、其他可能的供水等因素，计划从水库最大取水量为243 万m3，考虑可能的其他供水量及各水源特点，项目计划水库取水量243万m3/a；计划月河地表水源补充备用取水量49万m3/a。根据有关水资源管理及取水许可的原则规定，在项目水库主水源取水出现非正常供水的年份，月河地表水水源地取水量超出计划年均取水量时，可占用水库取水口部分水量指标，但项目年度总取水量不应超出总许可取水量。

5 结论

论证项目取用水规模的核算，依据河南省《用水定额》、有关规范、行业用水定额标准等，结合项目区实际，体现节水导向，用水量的核算是合理的，该取水规模符合节水要求。