湿法磷石膏堆场水与环保

意识和措施是与堆场设计技术同步进行的。
变化， 因此， 磷石膏堆场水平衡需选择在磷石膏库
初期的磷石膏堆场环保设计， 对于大气降雨迳 的初期、中期及后期这 ３ 个代表性时段进行计算。
流量的不确定 性 ， 是 用 发 生 降 雨 频 率 Ｐｏ 的 １ 日 降 雨迳流量 ＷＰｏ 作为一个临界值， 如降雨频率 Ｐ ＞ Ｐｏ， 表示大量的堆场降雨迳流量与渣库磷石膏和磷石膏
２００８ 年 ３ 月
磷肥与复肥
第 ２３ 卷第 ２ 期
Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ＆ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
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湿法磷石膏堆场水与环保
储学群， 童小祥
（ 中国石化集团 南京设计院， 江苏 南京 ２１００４８）
［ 摘 要］ 针对降雨量和蒸发量的不确定性， 依据磷石膏堆场回水和环保要求， 提出降雨量和蒸发量生产保证 率和环保保证率两个设计参数。以堆场水平衡计算盈亏平衡为控制目标， 确定堆场调节库容和合理设置回水量。
场 水 的 盈 余 量∑ΔＷｊ（ ｊ 为 丰 水 期 月 份 数 ， ｊ＜１２） 不小于亏损量｜－ ∑ΔＷ１２－ｊ｜， 并要求堆场有蓄存所需 亏损回水量｜－ ∑ΔＷ１２－ｊ｜的能力， 以保障枯水期水的 调节； 其次， 从环保出发， 也不希望盈与亏的差值
必须在可能发生的降雨过程中， 取满足环保标准的 （ ∑ΔＷｊ－ ｜－ ∑ΔＷ１２－ｊ｜） 太大， 因为该量值过大， 若 降雨量（ 降雨量大值） 。如， 某项目环保要求： 项 水平衡无法消化， 就必须处理排放。
期｜－ ∑ΔＷ１２－ｊ｜值， 对于理想的水平衡， 这也是丰水 期∑ΔＷｊ 值。
∑ΔＷｉ 值 如 何 趋 近 于 零 ， 其 过 程 就 是 水 平 衡 设置。在可能发生的较大丰水年， 要求水平衡∑ΔＷｉ 值 为 零 ， ｜－ ∑ΔＷ１２－ｊ｜ 量 值 肯 定 就 大 ， 即 堆 场 回 水 Ｗｘ 量值必须要增大。对于回水量 Ｗｘ 的设置， 不仅
２ 堆场回水要求与环保要求
依据回水和环保的不同要求， 从磷石膏堆场所
２．１ 堆场的回水要求
在区域气象资料的历年降雨、蒸发逐月分配统计表
磷酸装置生产过程要求堆场回水具有相对均恒 性和可靠性保证， 堆场回水保证率应与装置生产供
中， 分别确定、计算设计保证率 Ｐｈ１ 和 Ｐｈ２ 的年降雨 量和年降雨迳流总量； 同时， 以设计保证率 １００％－
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设置也正是如此。
３ 降雨迳流、蒸发量值的确定
±ΔＷｉ（ ｉ＝１， ２， ……， １２） 是表 示 堆 场 １ 个 月 水的盈亏量， 堆场水平衡研究的目标是使得∑ΔＷｉ 值趋近于零， 即堆场水无盈亏而平衡。
降雨量、蒸发量随时间变化而不确定， 如何确 定设计降雨量或蒸发量， 不同的要求， 不同的出发 点， 确定的原则也就不同。
够消化掉 Ｗｘ－ Ｗｔ 量值而无须作污水处理。
其与磷石膏料浆混合后的污水全部蓄存不外泄。
磷石膏堆场不同的堆积时期， 堆场水平衡计算
按照规范， 由渣库的全库容和磷石膏堆积坝高
为生产保证率及环保保证率两组。考虑堆场回水库 度确定渣库的设计等别， 根据渣库等别确定渣库不
一次性建设， 回水库调节库容应取 ３ 个时期中环保 同时期的设计洪水标准。如二级库， 规范设计洪水
水保证率相同（ 一般装置生产供水保证率取 ９０％～ Ｐｈ１ 和 １００％－ Ｐｈ２ 计算年蒸发量和年蒸发总量。
９５％ ） ， 所 以 ， 堆 场 水 平 衡 计 算 中 的 不 确 定 的 因
由以上计算的年降雨量， 比照历年降雨统计表
子— ——大气降雨迳流量（ 及对应的蒸发量） ， 在计 中 的 相 近 值 ， 采 用 相 近 值 年 份 的 逐 月 降 雨 分 配 比
准的混合规则， 同时， 如何确定 Ｐｏ， 也有难度。 设计提出的磷石膏堆场环保准则为： 考虑堆场
针对 １ 个水文年中堆场水一段盈、一段亏的状 态， 首先应保证生产所需的回水量， 也就是要求堆
水系统与磷酸装置封闭循环， 磷石膏堆场水不外 泄， 如发生堆场水外泄， 应满足环保标准。
对环保设计要求， 不确定因子降雨迳流量（ 及 蒸发量） 的取值为： 不论未来实际降雨量多少， 都
ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ
国内大型湿法磷石膏堆场无一例外选择了山谷 地或丘陵地， 这种场址选择原则， 符合我国国土资 源条件要求。但山谷型堆场较大的汇水面积及大气 降雨（ 蒸发） 的不确定性， 给堆场设计带来了难度。
大型湿法磷石膏堆场水的问题， 涉及到多方面 因素， 如磷酸装置回水要求、环保排放标准要求、 磷石膏堆场与磷酸装置水平衡要求、堆场洪水排放 要求等等， 而同时满足这些要求的因素又是众多 的、可变的、不确定的， 因此， 湿法磷石膏堆场水 的处理是一个复杂问题。
量 Ｗｔ（ Ｗｔ＜Ｗｗ） ， Ｗｘ－ Ｗｔ 的值可以由磷酸料浆过滤
堆场水平衡计算确定的调节库容， 以 １ 个水文
后 的 磷 石 膏 滤 饼 洗 涤 水 量 Ｗｇ 消 化 ， 而 Ｗｇ（ 工 艺 年为计算单位。对丰雨期短时间的较大洪水， 设计
补充水） 量值在磷酸装置水平衡中需求量较大， 能 的调节库容也必须能接受堆场的洪水汇流量， 保证
（ Ｗｊ ＋Ｗｗ） － （ Ｗｚ ＋ Ｗｓ ＋ Ｗｋ） － Ｗｘ ＝ ±ΔＷ 式中 Ｗｊ — —— 磷石膏堆场降雨迳流量；
Ｗｗ— —— 磷石膏料浆带入水量； Ｗｚ — —— 磷石膏堆场水面蒸发水量；
Ｗｓ — —— 磷石膏堆场渗漏水量； Ｗｋ — —— 磷石膏库沉积磷石膏空隙中的截留水量； Ｗｘ — —— 磷酸装置需要的回水量； ±ΔＷ — —— 磷石膏堆场中水的盈亏量。
４ 水平衡设置与调节库容 堆场水的调节原则： 在 １ 个水文年中， 其一，
枯水期的回水需求量必须保证在丰水期蓄存相当量
料浆混合后， 由于稀释作用， 其混合水污染程度降 低而达到排放标准。显然， 这种方法不符合环保标
的 盈 余 水 ； 其 二 ， 堆 场 水 平 衡 以∑ΔＷｉ（ ｉ＝１， ２， ……１２） 值趋近于零为目标。
磷石膏堆场以 １ 个水文年作为水平衡计算时间 单位， 采用 １ 个月作为迳流调节时间单位。
堆场来水量包括 Ｗｗ 和 Ｗｊ。Ｗｗ 由 输 渣 工 艺 条 件决定， 是一个确定量 值 ； Ｗｊ 由 大 气 降 雨 迳 流 量 和堆场汇水面积决定， 这两个因素是不确定的和可 变化的。
堆 场 损 失 水 量 包 括 Ｗｚ、 Ｗｓ 和 Ｗｋ。 Ｗｚ 是 Ｗｊ 的对应值 ， 确定了 Ｗｊ 自然就容易确定 Ｗｚ； Ｗｋ 与 Ｗｗ 一样， 是一个确定量值； Ｗｓ 与渗漏条件和防渗 方法有关， 相对也比较容易确定。
磷酸装置需要的回水量 Ｗｘ 是一个设计值， 在 其它一切条件均设定并合适的前提下， 可以求出它 作为磷酸装置水系统的组成部分。当然， 在满足磷 酸装置生产条件的前提下， 也可以调整 Ｗｘ 来适应 堆场水平衡要求的其它条件， 实际上， 堆场水平衡
［ 收稿日期］ ２００７ － ０８ － ０２ ［ 作者简介］ 储 学 群（ １９６３－ ） ， 男 ， 江 苏 宜 兴 人 ， 高 级 工 程 师 ， 长 期从事大型湿法磷石膏堆场设计。Ｅ－ ｍａｉｌ： ｎｃｉｄｉ＠ｍａｉｌ．ｏｎｌｉｎｅ．ｓｈ．ｃｎ
保证率水平衡计算最大的｜－ ∑ΔＷ１２－ｊ｜为设计值。 依据不同堆积时期生产保证率和环保保证率水
标准至少为 Ｐ０．２％降雨发生频率， 由此， 计算堆场 １ 日洪水总量。
平衡计算的回水量值 Ｗｘ， 可得到每个时期回水的
从已建工程核算看出， 按规范标准设计堆场 １
至少发生量及可能发生量 ２ 个控制值， 这样， 回水 日洪水总量， 约为堆场水平衡计算所确定调节库容
上述水问题的处理方法， 归结为对堆场水的调 节能力设置， 即合理、安全、经济的判定和计算， 反映为湿法磷石膏堆场回水库的调节库容。 １ 堆场水平衡计算方法
磷石膏堆场水平衡就是要保证堆场总的来水 量、堆场损失水量、回水量之间达到某一设定的且 必须的平衡关系， 以保障堆场及磷酸装置正常运 行， 并符合环保的要求。水平衡计算方程式如下：
目地纳水水体的氟化物、总磷达标率应满足 ８０％的
因此， 堆场的调节库容为水平衡计算中枯水
要求， 由此， 取丰水年降雨保证率 Ｐｈ２≤２０％的降雨 迳 流 量 （ Ｐｈ２ 表 示 为 环 保 要 求 的 降 雨 保 证 率 ） 作 为 环保保证率的水平衡计算取值。
在降雨迳流量的取值上， 生产与环保有矛盾。 针对不同的要求， 笔者认为： 应同时作两组水平衡 计算， 即， 生产保证率设计降雨量的水平衡计算及
量逐月分配， 采用与设计降雨年份同一年的蒸发量
仅依据堆场回水要求的降雨迳流量取值， 势必 逐月分配比率来计算， 可能更切合实际。
会发生实际降雨量大于设计降雨量而产生堆场盈余
对于蒸发量计算， 还有一个可变因素。堆场使
Байду номын сангаас
水量的情况。
用不只是 １ 年（ １ 个水文年） ， 而是 １０ 多年甚至更
２．２ 堆场的环保要求
［ 关键词］ 磷石膏堆场； 水平衡； 回水； 环保； 保证率； 调节库容 ［ 中图分类号］ ＴＱ１２６．３＋５ ［ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编号］ １００７ － ６２２０（ ２００８） ０２ － ００２５ － ０３
Ｅｆｆｌｕｅｎｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ ｓｔａｃｋ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
算中应满足该保证率， 即生产要求的降雨保证率 率， 来分配设计保证率的年堆场降雨迳流总量， 得
（ 表示为 Ｐ ｈ１） 取值同装置生产供水保证率。故不论 未来实际降雨量多大， 都必须取满足此设计保证率
出设计逐月分配值。由同样的计算过程， 可求得设 计年堆场蒸发量逐月分配值。对于设计年堆场蒸发
的降雨量（ 降雨量小值） 。
环保保证率设计降雨量的水平衡计算。
考虑堆场自身的水平衡， 还要综合其与磷酸装置整
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储学群等 湿法磷石膏堆场水与环保
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个系统的水平衡。在较大丰水年的丰雨期， 对于较 膏堆场良好运行的条件三分在设计， 七分在管理。
大 的 回 水 量 Ｗｘ， 如 Ｗｘ 大 于 磷 石 膏 料 浆 调 浆 用 水 ５ 堆场洪水与调节库容
多年， 在堆场运行的这些年中， 磷石膏库存量逐渐
大 型 湿 法 磷 石 膏 堆 场 国 内 起 步 于 ２０ 世 纪 ８０～ 上 升 ， 与 蒸 发 量 有 关 的 渣 库 库 区 水 面 面 积 亦 在 变
９０ 年代， 可 喜 的 是 ， 它 不 同 于 其 它 行 业 ， 其 环 保 化。而蒸发量作为水平衡计算参数， 由于它随时间
ＣＨＵ Ｘｕｅ－ ｑｕｎ， ＴＯＮＧ Ｘｉａｏ－ ｘｉａｎｇ
（ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， ＳＩＮＯＰＥＣ， Ｎａｎｊｉｎｇ， Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００４８， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｑｕｅｓｔｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ ｓｔａｃｋ ｂａｃｋｗａｔｅｒ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ， ｔｗｏ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉ．ｅ． ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｒａｔｅ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｒａｔｅ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｔａｋｉｎｇ ｓｔａｃｋ ｗａｔｅｒ ｂａｌａｎｃｅ ａｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｏａｌ， ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ ｏｆ ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｃｋ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｎｄ ｂａｃｋｗａｔｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｉｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ ｓｔａｃｋ； ｗａｔｅｒ ｂａｌａｎｃｅ； ｂａｃｋｗａｔｅｒ； ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ； ｇｕａｒａｎｔｅｅ ｒａｔｅ；