申请日2015.01.16
公开(公告)日2015.06.24
IPC分类号C02F9/14
摘要
一种高盐度高氨氮稀土生产废水处理装置，进水泵连接人工细格栅，人工细格栅连接地下调节池，地下调节池连接提升泵，提升泵的出口管道连接多介质过滤器的顶端，多介质过滤器的下部连接第一进水泵，第一进水泵的出口管道连接电渗析装置，电渗析装置的上部连接淡化液出水管路，电渗析装置的下部连接浓缩液出水管路，淡化液出水管路连接储水池，浓缩液出水管路连接三效浓缩器进水泵，三效浓缩器进水泵的出口管道连接三效浓缩结晶器。本实用新型工艺完善，运行操作简单，控制灵活，运行成本低，污水处理效果好，效率高。
权利要求书
1.一种高盐度高氨氮稀土生产 废水处理装置,其特征在于，进水泵连 接人工细格栅，人工细格栅连接地下调节池，地下调节池连接提升泵，提升 泵的出口管道连接多介质过滤器的顶端，多介质过滤器的下部连接第一进水 泵，第一进水泵的出口管道连接电渗析装置，电渗析装置的上部连接淡化液 出水管路，电渗析装置的下部连接浓缩液出水管路，淡化液出水管路连接储 水池，浓缩液出水管路连接三效浓缩器进水泵，三效浓缩器进水泵的出口管 道连接三效浓缩结晶器，三效浓缩结晶器的出口管道连接储水池，储水池连 接第二进水泵，第二进水泵的出口管道连接一体式厌氧氨氧化反应器，一体 式厌氧氨氧化反应器顶部设有出气口和气体回流管路，一体式厌氧氨氧化反 应器的内腔设有反应区、顶部区，反应区底部设有与空气压缩机连通的微孔 曝气头;在反应区和顶部区之间设有溢流堰，溢流堰外部与出水管路相通。
说明书
一种高盐度高氨氮稀土生产废水处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种高盐度高氨氮稀土生产废水处理装置，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
为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种高盐度高氨氮稀土生 产废水处理装置。
一种高盐度高氨氮稀土生产废水处理装置,进水泵连接人工细格栅，人 工细格栅连接地下调节池，地下调节池连接提升泵，提升泵的出口管道连 接多介质过滤器的顶端，多介质过滤器的下部连接第一进水泵，第一进水 泵的出口管道连接电渗析装置，电渗析装置的上部连接淡化液出水管路， 电渗析装置的下部连接浓缩液出水管路，淡化液出水管路连接储水池，浓 缩液出水管路连接三效浓缩器进水泵，三效浓缩器进水泵的出口管道连接 三效浓缩结晶器，三效浓缩结晶器的出口管道连接储水池，储水池连接第 二进水泵，第二进水泵的出口管道连接一体式厌氧氨氧化反应器，一体式 厌氧氨氧化反应器顶部设有出气口和气体回流管路，一体式厌氧氨氧化反 应器的内腔设有反应区、顶部区，反应区底部设有与空气压缩机连通的微 孔曝气头;在反应区和顶部区之间设有溢流堰，溢流堰外部与出水管路相 通。
一种高盐度高氨氮稀土生产废水的处理工艺方法，含有以下步骤;稀 土生产废水经格栅、调节池、多介质过滤器等预处理单元后进入电渗析装 置，经电渗析处理后，分为浓缩液和淡化液;浓缩液进入三效浓缩结晶器， 进行固液分离;淡化液和三效浓缩结晶器出水进入一体化厌氧氨氧化反应 器，进行生化脱氮反应。
本实用新型的优点是厌氧氨氧化技术主要利用厌氧氨氧化菌作为工 艺主体，该菌种具有独特的代谢途径，厌氧的条件下可利用亚硝酸盐作为 电子供体直接将氨氮氧化成氮气，并且这一过程不需要有机碳源。将厌氧 氨氧化引入稀土废水处理工艺比起普通的物化法处理具有明显优势：厌氧 氨氧化菌是化能自养菌，以无机碳作为碳源，稀土生产废水较低的C/N 非常适合厌氧氨氧化菌的生长;硝化过程只需将50%的氨氮氧化至亚硝 酸盐氮，工艺的需氧量和供氧能耗大幅下降;厌氧氨氧化的脱氮效率和去 除负荷较高，但是产生污泥产量少。因此，通过电渗析和三效浓缩结晶器 的预处理后，盐度降低到厌氧氨氧化菌适宜生长的范围，再利用一体式厌 氧氨氧化工艺进行脱氮，可产生显著的经济效益、环境效益和综合效益。 该工艺符合可持续发展规律的工艺，应用市场广阔。
本实用新型电渗析工艺将经过预处理后的稀土废水分为浓水和淡化 液;浓水进入三效浓缩结晶器进行蒸发结晶，回收物料的同时大大降低废 水中的盐度;厌氧氨氧化SBR中同时富集氨氧化菌和厌氧氨氧化菌，通 过两种菌的协同作用实现经济高效地脱氮。该工艺适于稀土生产废水的处 理，可以有效去除废水中的盐度和氨氮;对其他高盐度、高氨氮的废水也 有良好的处理效果。
本实用新型有效结合多种污水处理工艺，通过格栅、调节和多介质过 滤器高效去除废水中的悬浮物，降低对后续工艺的影响;电渗析工艺和三 效浓缩结晶工业的组合应用，回收物料的同时大大降低废水中的盐度;最 后利用低能耗、高效率厌氧氨氧化工艺深度脱氮;经过此工艺处理后的污 水水质可以达到《稀土工业污染物排放标准(GB 26451—2011)》的要 求。