[发明专利]一种高盐度高氨氮稀土生产废水的处理工艺方法及装置有效

专利信息
申请号: 201510024421.2 申请日: 2015-01-16
公开(公告)号: CN104649515B 公开(公告)日: 2016-11-30
发明(设计)人: 姚宏;左陆珅;田盛;刘苗苗 申请(专利权)人: 北京交通大学
主分类号: C02F9/14 分类号: C02F9/14;C02F103/10;C02F103/16
代理公司: 北京市商泰律师事务所 11255 代理人: 毛燕生
地址: 100044 北*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 盐度 高氨氮 稀土 生产 废水 处理 工艺 方法 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种高盐度高氨氮稀土生产废水的处理工艺方法及装置,属于污水处理技术领域。

背景技术

我国是稀土开采与加工大国,经过半个世纪的开发,我国稀土产业取得了巨大成就,其稀土矿物产量近年来一直居于世界第一,为我国带来巨大的资源效益,但同时也引发了相应的环境问题。2011年10月1日起,我国环保部开始实施《稀土工业污染物排放标准(GB 26451—2011)》,对稀土产业的排放废水水质有了更加严苛的要求。稀土废水中含有极高浓度的氨氮,同时具有较高的盐度和重金属元素浓度,当前各企业的处理工艺很难达到最新的行业废水排放要求,大大制约了稀土行业的发展。

(1)稀土生产废水水质特点

以包头混合型稀土矿生产流程为例:采用浓硫酸强化焙烧的方法分解稀土精矿,再经水浸、碳铵沉淀或P204萃取转型得到混合氯化稀土溶液,然后采用皂化P507萃取分离单一稀土元素,最后沉淀煅烧制备稀土氧化物。包头混合型稀土矿生产过程中产生的废水量与污染物含量列于表1。包头市年冶炼包头稀土精矿15万t以上,排放稀土生产废水800-1000万t,废水中主要污染物的年排放量为:氟化物1780t、氨氮7万t、硫酸根5.3万t、氯离子9.5万t。

表1 混合型稀土生产过程废水量及污染物含量

归纳起来,稀土生产冶炼过程中主要排放四种废水,一是稀土精矿焙烧尾气喷淋净化产生的含氟酸性废水;二是碳酸稀土生产过程产生的铵盐(硫酸铵)废水;三是稀土分离产生的铵盐(氯化铵)废水。很多企业由于各种各样的原因,都未处理,直接排放,造成严重的环境污染问题。目前,我国规定的废水排放标准为氨氮15mg/L,F为10mg/L。因此稀土冶炼废水大大超出了国家排放标准,必须进行综合治理。

(2)稀土生产废水处理技术

氨氮废水是稀土分离厂产生的最大最严重的污染源,处理氨氮废水的方法主要有蒸发浓缩法,折点氯化法,膜法,氨吹脱法,磷酸铵镁法等。

蒸发浓缩法适用于铵浓度达130g/L以上的高浓度氯化铵废水,且消耗大量的能源,生产出来的氯化铵产品也存在市场销售困难的问题,因此此法仅适用于煤炭资源丰富且氯化铵销路较好的地区。硫铵废水是稀土冶炼除杂过程产生的,钙、镁等杂质离子含量较高,通过蒸发结晶后得到的硫铵产品其含氮量允许最高为18%,致使产品不合格,提取出后销售困难。因此硫酸铵废水难以通过浓缩蒸发法来处理。

折点氯化法适用于低浓度氨氮废水,且处理效果稳定,不受水温影响,投资较少,但是加氯量大,费用高,处理氨氮浓度为100mg/L的废水,其处理费用为每千克氨氮37.6元,处理率达96%以上,工艺过程中每氧化1mol的氨氮会产酸4mol,也就是说需要1mg/L的碱度(以CaCO3计)来中和产生的酸,从而增加了总溶解固体的含量,副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。

氨吹脱法通过调节pH值,使氨氮转化为分子态氨,然后大量曝气,促使NH3向空气中转移,达到去除水体中氨氮含量的目的。氨吹脱法运行过程中最大的费用是调整pH值到11所消耗的碱,采用石灰成本低,但沉渣多难清理;采用纯碱或固碱价格高。采用氨吹脱法,氨氮去除率为60%-95%。

磷酸铵镁法(MAP)是将氨离子以复盐沉淀的方法从水溶液中去除,是一种有效回收氮、磷、镁的方法,磷酸铵镁以水合物形式存在,是一种难溶于水的化合物,其溶度积Ksp在25℃时仅为2.5×10-13,因此,磷酸铵镁法氮磷镁去除效率高,得到的磷酸铵镁又是一种高效缓释肥,具有较好的经济价值。有研发人员采用稀土分离企业中产出的氨氮废水与含镁废水混合后,添加Na3PO4·12H2O作为沉淀剂,调节溶液pH=9.0,可使氨氮去除率达到98.6%,这样既解决了含镁的废水带来的盐度问题,又解决了氨氮污染问题,但是磷酸铵镁法所用沉淀剂磷酸盐成本较高,目前工业上还没有应用。

综上所述,蒸氨浓缩法成本较高,低浓度废水需先进行浓缩,产品销售困难;折点氯化法处理低浓度氨氮废水效果好,但要防止二次污染产生;氨吹脱法效率不高,氨的回收困难,因此这几种方法仍处在研究阶段。MAP法处理量大,运行成本低,沉淀可作为肥料回收,具有较大的实用前景,但由于磷酸盐成本较高,所以目前企业尚难以接受。尽管氨氮可以采用不同方法进行处理,但靠一种方法很难达到排放标准,而且造成大量的人力、物力及能源消耗,处理成本高。

发明内容

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