申请日2013.12.18
公开(公告)日2015.06.24
IPC分类号C02F9/04; C22B59/00; C22B3/04; C02F1/44
摘要
一种离子型稀土矿径流废水的综合处理方法，包括径流废水的预处理、一级膜分离、二级膜分离和稀土回收等步骤。本发明的方法具有分离精度高、耐强酸强碱、浓缩倍数高等优点，可实现稀土资源的近百分百回收，氨氮资源的高效回用，出水氨氮含量极低的显著效果。
权利要求书
1.一种离子型稀土矿径流废水的综合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、径流废水的预处理
将径流废水导入径流废水预处理系统，通过过滤或沉降加过滤的方法处理径流 废水，截留物回到径流废水预处理系统的进口，透过液进入下一步骤;
B、一级膜分离
将步骤A的透过液导入一级膜分离系统，一级膜滤出液进入下一步骤，一级膜 浓缩液进入步骤D;
C、二级膜分离
将步骤B的一级膜滤出液导入二级膜分离系统，二级膜浓缩液回到一级膜分离 系统或直接作为浸矿配液回用，二级膜滤出液作为矿山淋洗水、生活用水回用，或 直接排放;
D、稀土回收
将步骤B的一级膜浓缩液导入稀土回收系统，采用下列两种方案之一回收稀 土：
方案一，向浓缩液中直接加入稀土沉淀剂NH4HCO3，以沉淀出碳酸混合稀土， 上清液余留NH3-N，可作为稀土浸矿配液回用于稀土矿山;
方案二，将浓缩液导入三级膜分离系统，进一步浓缩2～5倍，再向三级膜分离 系统的浓缩液中加入稀土沉淀剂NH4HCO3，上清液作为浸矿配液回用于稀土矿山， 滤出液回到一级膜分离系统或作为浸矿配液回用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一级膜分离系统包括阻垢 剂加药装置和一级膜分离装置，步骤A的透过液先导入阻垢剂加药装置，再导入一 级膜分离装置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二级膜分离系统控制出水 氨氮浓度小于15mg/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方案一和方案二中稀土沉 淀剂NH4HCO3的加入量为混合稀土质量浓度的1.5～4.0倍。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中所述径流废水预处理 系统采用浸没式超滤、外置式超滤或絮凝沉降+介质过滤器/保安过滤器过滤。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中所述一级膜分离系统 采用反渗透膜或纳滤膜，膜元件为卷式、中空纤维式、管式或板式，对氯化钠截留 率为90-99%，操作压力控制在0.5～7Mpa。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C中所述二级膜分离系统 采用反渗透膜，膜元件为卷式、中空纤维式、管式或板式，对氯化钠截留率为 90-99%，操作压力控制在1.5～3.5Mpa。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤D中所述三级膜分离系统 采用纳滤膜，膜元件为卷式、中空纤维式、管式或板式，膜孔径为0.001～0.01μm， 操作压力控制在0.5～5Mpa。
说明书
离子型稀土矿径流废水的综合处理方法
技术领域
本发明涉及三废处理和综合利用，尤其涉及一种离子型稀土矿径流废水的综 合处理方法。
背景技术
离子型稀土矿的开采相继经历了池浸、堆浸、原地浸出工艺的改革历程，浸 矿过程中均需加入大量硫酸铵作为浸矿剂，长期以来，池浸、堆浸工艺遗留的尾矿， 以及现有原地浸矿矿体中都残存了大量的硫酸铵(或部分氯化铵)，经雨水冲刷 淋滤、迁移至地表水，造成其中NH3-N含量严重超标(排放标准为NH3-N含量 <15mg/L)，且含一定量稀土。以往由于滥采滥挖现象屡禁不止，离子型稀土矿径 流废水作为历史遗留问题，长久以来被忽视，未采取有效措施进行治理。
目前，对于氨氮的去除方法已发展了很多种，如微生物法、人工湿地法、沸 石离子交换法、磷酸铵镁沉淀(MAP)法、氨氮吹脱法、吸附法、折点氯化法等。 其中微生物法存在细菌活性易受温度、碳源供给等外界因素影响，氨氮处理指标不 稳定;人工湿地法占地面积大，且易造成二次污染;沸石离子交换法的交换剂再生 比较复杂;氨吹脱法和磷酸铵镁沉淀法的去除效果虽好，但存在一定的局限性，其 中氨吹脱法经氢氧化钙调pH易产生结垢影响操作，磷酸铵镁沉淀法的药剂消耗量 大，处理成本高;吸附法要求废水中的盐分含量低，否则处理效果差且难达排放要 求;折点氯化法适宜于高盐度、低有机物的氨氮废水。
综上所述，处理氨氮废水的传统方法普遍存在对废水水质的要求高，适应性 差等局限性，只能实现对氨氮的去除效果，并不能回收氨氮，更不能回收高价值的 稀土资源。
膜分离法作为21世纪的一项高新技术，存在自动化程度高，操作稳定，占地 面积小，易集成、成本控制灵活，对很多盐类物质均有很好的截留脱除效果，可实 现资源化综合利用等众多优势。
发明内容
本发明的目的，就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种离子型稀土 矿径流废水的综合处理方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种离子型稀土矿径流废水的综合处 理方法，包括以下步骤：
A、径流废水的预处理
将径流废水导入径流废水预处理系统，通过过滤或沉降加过滤的方法处理径流 废水，截留物回到径流废水预处理系统的进口，透过液进入下一步骤;
B、一级膜分离
将步骤A的透过液导入一级膜分离系统，一级膜滤出液进入下一步骤，一级膜 浓缩液进入步骤D;
C、二级膜分离
将步骤B的一级膜滤出液导入二级膜分离系统，二级膜浓缩液回到一级膜分离 系统或直接作为浸矿配液回用，二级膜滤出液作为矿山淋洗水、生活用水回用，或 直接排放;
D、稀土回收
将步骤B的一级膜浓缩液导入稀土回收系统，采用下列两种方案之一回收稀 土：
方案一，向浓缩液中直接加入稀土沉淀剂NH4HCO3，以沉淀出碳酸混合稀土， 上清液余留NH3-N，可作为稀土浸矿配液回用于稀土矿山;
方案二，将浓缩液导入三级膜分离系统，进一步浓缩2～5倍，再向三级膜分离 系统的浓缩液中加入稀土沉淀剂NH4HCO3，上清液作为浸矿配液回用于稀土矿山， 滤出液回到一级膜分离系统或作为浸矿配液回用。
所述一级膜分离系统包括阻垢剂加药装置和一级膜分离装置，步骤A的透过液 先导入阻垢剂加药装置，再导入一级膜分离装置。
所述二级膜分离系统控制出水氨氮浓度小于15mg/L。
所述方案一和方案二中稀土沉淀剂NH4HCO3的加入量为混合稀土质量浓度的 1.5～4.0倍。
步骤A中所述径流废水预处理系统采用浸没式超滤、外置式超滤或絮凝沉降+ 介质过滤器/保安过滤器过滤。
所述超滤的膜元件为中空纤维、管式或板式，膜孔径为0.02～1μm，操作压力 为0.01～1Mpa。超滤膜为高分子材料膜或无机材料膜，所述高分子材料选自聚醚砜、 聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯 或聚酰氨中的一种或几种的混合物;所述无机材料选自三氧化二铝、二氧化锆、二 氧化钛、不锈钢、合金、镍合金或碳化硅中的一种或几种的混合物。
所述絮凝沉降的絮凝剂为铝盐类、铁盐类，所述介质过滤器为石英砂过滤器。
所述预处理截留物中除悬浮物含量比预处理系统进水高外，其他水质指标基本 与预处理系统进水相同，所以可返回蓄水池继续沉降除去悬浮物再进入预处理系 统。
所述预处理装置在进水浊度>55NTU情况下，其滤出液可实现浊度<1NTU， 完全能够满足反渗透膜或纳滤膜的进水水质要求。
步骤B中所述一级膜分离系统采用反渗透膜或纳滤膜，膜元件为卷式、中空 纤维式、管式或板式，对NaCl的截留率为90-99≥%，操作压力控制在0.5～7.0Mpa。 一级膜浓缩液中稀土回收率为95.0～99.5%，NH3-N回收率为80～95%，浓缩倍数为 10～20倍。
步骤C中所述二级膜分离系统采用反渗透膜，膜元件为卷式、中空纤维式、 管式或板式，对NaCl的截留率为99.0～99.5%，操作压力控制在0.5～7.0Mpa。对氨 氮的截留率在80～95%。经过步骤C的处理，最终滤出液NH3-N含量为1～3mg/L， 完全符合NH3-N含量<15mg/L的环保排放标准。
步骤D中所述三级膜分离系统采用纳滤膜，膜元件为卷式、中空纤维式、管 式或板式，膜孔径为0.001～0.01μm，膜截留分子量为100～1000MWCO，膜件为卷式、 中空纤维式或管式，膜孔径为0.001～0.01μm，操作压力控制在0.5～5.0Mpa，对稀 土的截留率在95.0～99.5%。
步骤B、C、D所用的膜材料为聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚 氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一种或几种的混合物制 成的卷式膜或中空纤维膜。
本发明的方法具有以下的优点和特点：
1)可回收稀土，一级膜分离系统对稀土的浓缩倍数为10～20倍，稀土回收率 近乎100%;
2)可回收硫酸铵(或氯化铵)，其回用率可达到90%以上;
3)可回收水资源。可回收废水中90%以上的水，出水水质可优于自来水的水 质标准，可作为稀土矿山淋洗水、生活用水回用。
4)满足出水的氨氮达标排放。出水NH3-N含量为1～3mg/L，远远低于15mg/L 的排放标准。