1、背景簡述

         我國稀土資(zi)源(yuan)豐富，支撐著世界(jie)的主要(yao)稀土產(chan)(chan)能。我國稀土資(zi)源(yuan)主要(yao)有(you)包(bao)頭混(hun)合型稀土礦、四川氟碳鈰礦、南方離(li)子(zi)型稀土礦等三大稀土資(zi)源(yuan)，雖然冶(ye)(ye)煉分離(li)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)各(ge)具特(te)色，但冶(ye)(ye)煉過程中產(chan)(chan)生(sheng)的廢水(shui)污染，尤其是氨氮廢水(shui)的污染問題均(jun)十分嚴重。

稀(xi)土(tu)冶煉(lian)加(jia)工生(sheng)(sheng)產(chan)過(guo)(guo)程(cheng)會產(chan)生(sheng)(sheng)大(da)(da)量(liang)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)，排(pai)放量(liang)大(da)(da)、組分(fen)復雜、濃(nong)度(du)高(gao)(gao)，廢水(shui)(shui)(shui)(shui)中含有高(gao)(gao)濃(nong)氨氮(dan)(dan)、高(gao)(gao)濃(nong)鹽類、重(zhong)金(jin)屬(shu)元素等污(wu)染物，必(bi)須妥善處置(zhi)。稀(xi)土(tu)冶煉(lian)過(guo)(guo)程(cheng)中的(de)(de)萃取劑皂(zao)化、沉淀過(guo)(guo)程(cheng)中都存在(zai)大(da)(da)量(liang)高(gao)(gao)濃(nong)氨氮(dan)(dan)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)排(pai)放問題(ti)，嚴重(zhong)影響(xiang)所在(zai)區域、流(liu)(liu)域的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)安(an)全(quan)。以我國北(bei)方(fang)稀(xi)土(tu)重(zhong)鎮包頭市(shi)為例，年排(pai)放生(sheng)(sheng)產(chan)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)近(jin)千(qian)萬(wan)噸(dun)，廢水(shui)(shui)(shui)(shui)中約有6～8萬(wan)噸(dun)的(de)(de)氨氮(dan)(dan)，目前，在(zai)黃(huang)河(he)內(nei)蒙(meng)流(liu)(liu)域濕法冶煉(lian)的(de)(de)企業(ye)氨氮(dan)(dan)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)大(da)(da)部(bu)分(fen)未進行回收處理，大(da)(da)量(liang)氨氮(dan)(dan)流(liu)(liu)入黃(huang)河(he)，造(zao)成了黃(huang)河(he)內(nei)蒙(meng)段水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)的(de)(de)下降，不僅(jin)影響(xiang)著河(he)流(liu)(liu)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)生(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)態與環境，同時也對下游城市(shi)飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)源的(de)(de)取水(shui)(shui)(shui)(shui)安(an)全(quan)構成嚴重(zhong)威脅。

這(zhe)些嚴(yan)重過剩的氨氮、鹽(yan)類(lei)和(he)未提取(qu)完(wan)全的稀土元(yuan)素(su)排放(fang)到環境中(zhong)會(hui)造成水體的嚴(yan)重污(wu)染，若(ruo)資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)處(chu)理(li)這(zhe)類(lei)廢(fei)水既可回收氨/銨資(zi)源(yuan)、大幅減(jian)少原料消耗量，又可解決氨氮的環境污(wu)染問題，實(shi)現廢(fei)水的資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)處(chu)理(li)。

進入“十(shi)(shi)二(er)(er)五”，國(guo)家對(dui)稀土行業的(de)環境污(wu)染(ran)問題愈加重視(shi)，氨氮(dan)污(wu)染(ran)物作(zuo)為“十(shi)(shi)二(er)(er)五”期間污(wu)染(ran)物控(kong)制重點，氨氮(dan)減排(pai)已成(cheng)為我國(guo)水(shui)體污(wu)染(ran)繼COD之后的(de)第(di)二(er)(er)項約(yue)束性(xing)控(kong)制指標。

2012年(nian)開(kai)(kai)始(shi)，國家(jia)(jia)開(kai)(kai)始(shi)正(zheng)式實施《稀(xi)土(tu)工業(ye)污染物(wu)排放(fang)標準》，大部分稀(xi)土(tu)企(qi)業(ye)因不符合環(huan)保(bao)要(yao)求影響生產(chan)的(de)正(zheng)常運行。目前(qian)，稀(xi)土(tu)行業(ye)主要(yao)分布(bu)在內蒙古、江西(xi)、廣(guang)東、江蘇、福建、湖南(nan)、山東、廣(guang)西(xi)、四川等省（區），共有(you)企(qi)業(ye)300多家(jia)(jia)，2012年(nian)，全國環(huan)保(bao)核查合格企(qi)業(ye)為70余家(jia)(jia)（前(qian)三批），對未(wei)積極整改，以及(ji)不符合環(huan)保(bao)核查條(tiao)件、存有(you)嚴重違法行為的(de)企(qi)業(ye)將采取停產(chan)治理整頓(dun)措(cuo)施，推(tui)動(dong)稀(xi)土(tu)行業(ye)落后產(chan)能淘汰和產(chan)業(ye)結構優化。

一些稀(xi)土(tu)(tu)冶煉企業(ye)由于無(wu)法解決氨氮(dan)廢(fei)水(shui)這一問(wen)(wen)題，采用(yong)萃取(qu)劑鈉(na)皂(zao)化等工(gong)藝(yi)替代(dai)傳統的(de)氨皂(zao)化工(gong)藝(yi)，鈉(na)皂(zao)工(gong)藝(yi)會造成稀(xi)土(tu)(tu)產品(pin)中殘留(liu)的(de)鈉(na)超標，對產品(pin)質量產生(sheng)的(de)影響，難以滿足用(yong)戶的(de)需求(qiu)，因(yin)此萃取(qu)劑氨皂(zao)化、氨沉淀(dian)仍然(ran)是稀(xi)土(tu)(tu)生(sheng)產的(de)優選工(gong)藝(yi)，所(suo)以氨氮(dan)廢(fei)水(shui)已成為制約稀(xi)土(tu)(tu)行業(ye)發(fa)展的(de)瓶頸問(wen)(wen)題。氨氮(dan)廢(fei)水(shui)等環保問(wen)(wen)題已直接影響企業(ye)的(de)正常(chang)生(sheng)產經營(ying)。

稀土(tu)高(gao)(gao)(gao)氨(an)氮高(gao)(gao)(gao)鹽廢水(shui)產生(sheng)量大、資(zi)源(yuan)化(hua)回收價值高(gao)(gao)(gao)，但一直(zhi)缺(que)乏(fa)有效的(de)(de)處理技(ji)術。傳(chuan)統的(de)(de)處理方(fang)法(fa)主要(yao)是空(kong)氣吹脫(tuo)法(fa)、蒸氨(an)法(fa)、精餾法(fa)、生(sheng)物硝(xiao)化(hua)-反硝(xiao)化(hua)法(fa)等。這些方(fang)法(fa)存在二次污染、能耗高(gao)(gao)(gao)、處理能力有限、設備(bei)內(nei)部易結(jie)晶結(jie)垢影響(xiang)操(cao)作等問題，且(qie)很難回收氨(an)資(zi)源(yuan)。包鋼稀土(tu)高(gao)(gao)(gao)科的(de)(de)氨(an)氮廢水(shui)問題一直(zhi)未獲妥善(shan)解決(jue)，亟需(xu)針對稀土(tu)冶(ye)煉行業(ye)廢水(shui)特點(dian)，開發出綠(lv)色、高(gao)(gao)(gao)效的(de)(de)資(zi)源(yuan)化(hua)處理產業(ye)化(hua)技(ji)術。

2、中科院(yuan)過(guo)程所的氨氮資(zi)源化(hua)處(chu)理(li)技術

中(zhong)(zhong)國科學院過(guo)(guo)程(cheng)工(gong)程(cheng)研(yan)究所“濕法(fa)冶金(jin)清潔生產(chan)技術國家過(guo)(guo)程(cheng)實(shi)驗室”是我(wo)國專門從(cong)事礦物資(zi)源利(li)用領域清潔生產(chan)研(yan)究的(de)機構，國內率先提(ti)出了“源頭治(zhi)理(li)(li)”、“廢(fei)棄(qi)物資(zi)源化”和(he)“廢(fei)水零排放”的(de)三廢(fei)治(zhi)理(li)(li)模式(shi)。在(zai)廢(fei)水治(zhi)理(li)(li)方法(fa)上(shang)，徹底改變(bian)傳統“達(da)標排放”的(de)環(huan)境治(zhi)理(li)(li)模式(shi)，通過(guo)(guo)開(kai)發新工(gong)藝、新過(guo)(guo)程(cheng)或新設(she)備，最大限(xian)度地從(cong)廢(fei)水中(zhong)(zhong)回收資(zi)源，并(bing)最大可能(neng)開(kai)發廢(fei)水零排放的(de)工(gong)藝技術，使治(zhi)理(li)(li)過(guo)(guo)程(cheng)具有環(huan)境-經濟雙重(zhong)效益。

項目組開發(fa)的藥劑強化熱解絡合精(jing)餾技術，基本工藝流(liu)程如下：

圖1藥(yao)劑強化熱(re)解絡合精餾技(ji)術處(chu)理含重金屬氨氮廢水(shui)的工藝流程

廢(fei)水(shui)首先與(yu)(yu)堿(jian)（如果回(hui)(hui)收(shou)重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)則加NaOH，如果除氟則加石灰(hui)）反應，調節(jie)pH的(de)(de)同時脫除水(shui)中大部分重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)離子，或氟離子、硫酸根離子等(deng)(deng)，物(wu)理分離顆粒物(wu)后再向廢(fei)水(shui)中添(tian)加阻(zu)垢(gou)分散劑，預熱(re)后進入精餾塔在(zai)強化(hua)解(jie)絡合藥劑的(de)(de)作用(yong)下進行熱(re)解(jie)絡合精餾，脫氨水(shui)與(yu)(yu)原水(shui)換熱(re)后繼(ji)續利用(yong)過濾設備回(hui)(hui)收(shou)解(jie)絡合的(de)(de)重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)氫氧化(hua)物(wu)，凈化(hua)水(shui)達標(biao)排放或繼(ji)續回(hui)(hui)收(shou)鹽(yan)，塔頂(ding)冷凝(ning)液得到16%以(yi)上(shang)的(de)(de)高純濃氨水(shui)直接回(hui)(hui)用(yong)于生產。該集(ji)成(cheng)技術中的(de)(de)核心環節(jie)包括：廢(fei)水(shui)中重金(jin)(jin)屬(shu)(shu)與(yu)(yu)氨氮的(de)(de)絡合與(yu)(yu)解(jie)絡、精餾塔內件、阻(zu)垢(gou)分散技術、過程控制技術等(deng)(deng)等(deng)(deng)。

精(jing)餾塔(ta)是本(ben)技術的(de)核心設(she)(she)備(bei)，項目組采用(yong)圖2所示方法開(kai)發出適合(he)有色冶金行業廢水(shui)處理的(de)核心設(she)(she)備(bei)，具有彈性負荷大、抗(kang)堵塞、節(jie)能(neng)等優點。

圖2 高(gao)性(xing)能強(qiang)化精(jing)餾設(she)備研發(fa)流程

該(gai)技(ji)(ji)術(shu)處理(li)含重(zhong)金屬氨(an)氮(dan)廢水(shui)(shui)的(de)氨(an)氮(dan)污染物削減率、資源利用率均大于99%。2010.12中國環境(jing)學(xue)會(hui)科技(ji)(ji)成(cheng)果(guo)組織金鑒(jian)明院士、張全興院士等鑒(jian)定專家對該(gai)技(ji)(ji)術(shu)進行(xing)鑒(jian)定，鑒(jian)定意見為：“總體(ti)技(ji)(ji)術(shu)達(da)到國際(ji)先進水(shui)(shui)平，其中高濃度氨(an)氮(dan)廢水(shui)(shui)處理(li)精餾塔抗堵塞集成(cheng)技(ji)(ji)術(shu)和資源化處理(li)效(xiao)果(guo)達(da)到國際(ji)領先水(shui)(shui)平”。

項(xiang)目組針對稀土冶煉行業高(gao)氨氮廢水的特點(dian)，在關(guan)(guan)鍵技(ji)術(shu)、重要裝備、技(ji)術(shu)集成(cheng)(cheng)和工(gong)(gong)程示范等(deng)不同層(ceng)面開(kai)展(zhan)研究(jiu)，在氨介質循環(huan)利用、抗阻(zu)(zu)垢(gou)、自動化運行等(deng)關(guan)(guan)鍵技(ji)術(shu)和關(guan)(guan)鍵設(she)備上取(qu)得(de)了(le)突破(po)，開(kai)發出(chu)高(gao)通量、低阻(zu)(zu)降、高(gao)分離效率、抗結垢(gou)新(xin)型(xing)塔內(nei)件，耐高(gao)溫、高(gao)堿阻(zu)(zu)垢(gou)劑，脫氨工(gong)(gong)藝優化與(yu)集成(cheng)(cheng)等(deng)系列工(gong)(gong)藝。

3、應用示范

項目(mu)組(zu)針對稀土(tu)行(xing)業(ye)水(shui)(shui)質特點(dian)開(kai)發(fa)的(de)脫氨(an)(an)新(xin)(xin)技術已在江鎢集團江西金世紀(ji)新(xin)(xin)材(cai)料有限公司(si)（原江西稀土(tu)研(yan)究所）建(jian)成(cheng)稀土(tu)行(xing)業(ye)氨(an)(an)氮廢(fei)(fei)水(shui)(shui)資(zi)(zi)源(yuan)化治理示范工程，并于(yu)2011年(nian)8年(nian)順利(li)投運，成(cheng)為稀土(tu)行(xing)業(ye)少有的(de)實現氨(an)(an)氮廢(fei)(fei)水(shui)(shui)穩定達(da)標處理并資(zi)(zi)源(yuan)化回(hui)收氨(an)(an)的(de)企業(ye)。項目(mu)運行(xing)后，從生產(chan)源(yuan)頭(tou)減(jian)少氨(an)(an)氮排放、提高生產(chan)過程的(de)氨(an)(an)循環(huan)利(li)用(yong)率，全流程無固(gu)體廢(fei)(fei)棄(qi)物排放，水(shui)(shui)中99％以上的(de)氨(an)(an)被回(hui)收制備高純氨(an)(an)水(shui)(shui)，可(ke)(ke)(ke)回(hui)用(yong)于(yu)生產(chan)、降低氨(an)(an)原料的(de)消耗，也可(ke)(ke)(ke)直接作為產(chan)品銷售；廢(fei)(fei)水(shui)(shui)處理后氨(an)(an)氮指標達(da)到國家(jia)一級(ji)排放標準（氨(an)(an)氮小(xiao)于(yu)15mg/L），可(ke)(ke)(ke)直接排放、也可(ke)(ke)(ke)回(hui)用(yong)于(yu)生產(chan)，實現廢(fei)(fei)水(shui)(shui)的(de)資(zi)(zi)源(yuan)化處理。

江西(xi)金(jin)世紀稀土氨氮廢水資源(yuan)化處理(li)項目運行(xing)一(yi)年來，累(lei)計減排氨氮1200噸，回收氨水7500噸，一(yi)年為(wei)公司節約(yue)(yue)氨/銨原(yuan)料成(cheng)本450萬元、節約(yue)(yue)排污費為(wei)近百萬元。本工程的(de)(de)實(shi)施直接經濟(ji)效(xiao)益顯著，在達到環保效(xiao)益的(de)(de)同(tong)時，不僅為(wei)企(qi)(qi)業(ye)節約(yue)(yue)了生產成(cheng)本，來自日本、歐洲的(de)(de)客戶對企(qi)(qi)業(ye)的(de)(de)環保意識十(shi)分認可，還大幅度(du)提(ti)升了企(qi)(qi)業(ye)形(xing)象。

隨著稀(xi)土行(xing)業環保(bao)新國(guo)標(biao)的實(shi)(shi)施，中(zhong)科院(yuan)過程(cheng)所在(zai)江西(xi)金世紀稀(xi)土廢(fei)水資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)處理工程(cheng)項目實(shi)(shi)施的基礎上，繼續優化(hua)(hua)技(ji)(ji)(ji)術體(ti)系，改進核心設備設計，提出了適(shi)合(he)于我(wo)國(guo)稀(xi)土行(xing)業典(dian)型(xing)高氨氮廢(fei)水的高效清(qing)潔(jie)處理技(ji)(ji)(ji)術體(ti)系，形成可實(shi)(shi)現污染物資(zi)源(yuan)化(hua)(hua)、高值化(hua)(hua)的產(chan)(chan)業化(hua)(hua)平臺技(ji)(ji)(ji)術，將為我(wo)國(guo)稀(xi)土行(xing)業清(qing)潔(jie)生(sheng)產(chan)(chan)發展、行(xing)業節能減(jian)排提供可靠的技(ji)(ji)(ji)術支撐。

此項“高濃氨氮廢(fei)(fei)水資源(yuan)化(hua)處理(li)技(ji)術”已入選2012年環保科(ke)技(ji)進步(bu)一(yi)等(deng)獎，除稀(xi)土行(xing)業(ye)(ye)，還在鎳、鈷(gu)(gu)、鈮(ni)鉭(tan)、鉬、釩(fan)、鋯(gao)、銅、銀(yin)等(deng)多個有色金(jin)屬冶煉(lian)行(xing)業(ye)(ye)已應用(yong)于(yu)14個示范(fan)企(qi)業(ye)(ye)，累計減(jian)排或達標處理(li)工業(ye)(ye)廢(fei)(fei)水超過(guo)400萬噸，回(hui)收氨/銨資源(yuan)5萬多噸、鎳鈷(gu)(gu)鉬釩(fan)等(deng)金(jin)屬化(hua)合物3500噸。

此項技術(shu)還有望在煤化工、氮肥、發酵等行業實現拓展(zhan)應用(yong)，為“十二五”的氨氮約束性控制指標(biao)減排(pai)10%做出貢獻。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章