吹脫法在包頭市稀土行業(yè)高濃度氨氮廢水處理中的應(yīng)用

張利文++王一嶺

摘 要：該文對(duì)吹脫法處理包頭市稀土行業(yè)高濃度氨氮廢水時(shí)的參數(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)原水氨氮濃度大于18000 mg/L時(shí)，控制出水流量1.00 m3/h、出水溫度為27.0℃時(shí)出水氨氮濃度為10.1 mg/L，可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。

關(guān)鍵詞：吹脫法 氨氮廢水 稀土 成本

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（b）-0109-02

Application of Stripping on High concentration of ammonia wastewater in Rare-Earth Industry

ZHANG Li-wen WANG Yiling

（Inner Mongolia Environmental Engineering Assessment Center， Hohhot， 010011）

Abstract：the paper studied on Parameters of stripping used on high concentration of ammonia wastewater of rare-earth industry in Baotou city，the results showed that：When the raw water ammonia concentration beyond 18000mg/L， the Flow was 1.00m3/h， water temperature was 27.0℃， ammonia concentration can reach 10.1mg/L， which achieve the limit of “Integrated Wastewater Discharge Standard” （GB8978-1996） in the second time primary standard.

Keywords：stripping ammonia waste water Rare-earth cost

作為21世紀(jì)的材料[1]，稀土元素在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用十分廣泛，有“工業(yè)味精”之美譽(yù)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。目前世界稀土的60%用于冶金機(jī)械、石油化工、玻璃陶瓷和農(nóng)林牧業(yè)等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域；40%用于稀土永磁材料、熒光材料、拋光材料、鎳氫電池、汽車尾氣凈化催化劑等高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域[2]。我國(guó)的稀土資源具有儲(chǔ)量大，品種全，分布集中，開(kāi)采條件好，成本低的特點(diǎn)[3]，主要分布在內(nèi)蒙古（包頭），工業(yè)儲(chǔ)量為3300萬(wàn) t，占中國(guó)稀土工業(yè)儲(chǔ)量的91.6%。目前我國(guó)己經(jīng)成為世界上最大的稀土生產(chǎn)和稀土產(chǎn)品出口國(guó)，在世界稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展上占有主導(dǎo)和支配地位[4]，但同時(shí)，稀土生產(chǎn)帶來(lái)的資源浪費(fèi)和污染環(huán)境問(wèn)題日趨突出，已成為制約稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素之一[5]。

稀土冶煉方法主要有濃硫酸高溫強(qiáng)化焙燒工藝、濃硫酸低溫焙燒工藝、堿法分解工藝、P507—鹽酸體系稀土分離工藝、非皂化混合萃取劑萃取分離稀土新工藝等。包頭地區(qū)稀土冶煉主要以酸法為主，在稀土精礦分解，混合稀土金屬生產(chǎn)，稀土元素分離過(guò)程中，使用了大量化學(xué)試劑，加之白云鄂博礦含有高氟和放射性釷元素，導(dǎo)致稀土生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量而復(fù)雜的污染物，產(chǎn)生的稀土廢水有10余種[6]，其中氨氮廢水主要為稀土冶煉生產(chǎn)中的硫銨廢水和稀土分離產(chǎn)生的氯銨廢水，占廢水總產(chǎn)生量約60%～70%，該廢水中氨氮產(chǎn)生濃度甚至達(dá)數(shù)萬(wàn)mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）的標(biāo)準(zhǔn)限值。

本文以包頭市某稀土企業(yè)冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度氨氮廢水為材料，進(jìn)行工業(yè)性吹脫實(shí)驗(yàn)，通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)反應(yīng)溫度和進(jìn)水流量，分析不同條件下廢水中氨氮的去除效果，并確定該工業(yè)性實(shí)驗(yàn)裝置出水滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）標(biāo)準(zhǔn)限值的最佳溫度及進(jìn)水流量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

包頭市擁有很多中小規(guī)模稀土冶煉廠，該類企業(yè)生產(chǎn)廢水排放具有波動(dòng)性、間歇性，水質(zhì)成分復(fù)雜，氨氮濃度在10000 mg/l～50000 mg/L之間，廢水呈強(qiáng)酸性（pH≤1.5），本實(shí)驗(yàn)選擇包頭市某稀土企業(yè)生產(chǎn)廢水作為試驗(yàn)對(duì)象，具有一定的代表性。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

本次工業(yè)性實(shí)驗(yàn)為消除pH調(diào)節(jié)不到位對(duì)吹脫效果的影響，將原水pH值統(tǒng)一調(diào)節(jié)為12.5，選取的企業(yè)廢水氨氮濃度為18988.0 mg/L。

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置及流程

本氨氮吹脫工業(yè)性實(shí)驗(yàn)裝置由四川中恒信達(dá)環(huán)?？萍加邢薰驹趦?nèi)蒙古包頭市某稀土廠內(nèi)建設(shè)，裝置工藝流程見(jiàn)圖1，主要由pH調(diào)節(jié)池、pH微調(diào)節(jié)罐、空氣預(yù)熱系統(tǒng)、脫氮槽、達(dá)標(biāo)水排放系統(tǒng)等組成。

經(jīng)過(guò)加藥調(diào)配后的廢水按照設(shè)計(jì)流量經(jīng)過(guò)整流后流入脫氮槽內(nèi)，在槽體中與鼓入到脫氮槽內(nèi)的熱空氣（60 ℃）進(jìn)行折流接觸，吹脫后的尾氣由排氣管道送入到回收系統(tǒng)。

1.4 試驗(yàn)方案

在2.00 m3/h、1.22 m3/h、1.00 m3/h三種廢水流量情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)電加熱器開(kāi)啟臺(tái)數(shù)控制吹脫溫度，進(jìn)行不同溫度及流量下廢水吹脫效果的實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度和進(jìn)水流量對(duì)氨氮去除率的影響

試驗(yàn)在進(jìn)水流量為2.00 m3/h和1.22 m3/h兩種情況下進(jìn)行了溫度控制，得出吹脫后出水口氨氮的濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

注：水樣1-3為是以2.00 m3/h進(jìn)行調(diào)試的水樣；水樣4、5、6是以1.22 m3/h進(jìn)行調(diào)試的水樣。

由表1可知，當(dāng)廢水流量為2.00 m3/h時(shí)，開(kāi)啟兩臺(tái)電加熱器各4組U型加熱管（水樣1-3），控制出水水溫為18.2～18.8 ℃，出水口氨氮濃度在239.9～269.6 mg/L之間；當(dāng)廢水流量為1.22 m3/h時(shí)，開(kāi)啟兩臺(tái)電加熱器共8組U型加熱管，控制水溫由18.3 ℃升高到25 ℃，出水口氨氮濃度由242.9 mg/L降低至35.0 mg/L。endprint

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溫度控制在18.2～18.8 ℃之間，出水口氨氮濃度變化不大，溫度為18.3 ℃時(shí)，減小廢水流量至1.22 m3/h，出水口氨氮濃度基本沒(méi)有變化，說(shuō)明在18 ℃左右，進(jìn)水流量對(duì)吹脫效果影響不大；當(dāng)進(jìn)水流量為1.22 m3/h，溫度在19.5 ℃以上時(shí)，出水口氨氮濃度明顯降低，說(shuō)明升高溫度，廢水氨氮去除效果增加。

分析可知，減少進(jìn)水流量、升高吹脫溫度，可以加強(qiáng)該裝置的吹脫效果，其中溫度是影響吹脫效果的主要因素。隨著溫度的升高，出水口氨氮濃度逐漸降低，溫度變化越大，氨氮濃度變化越大，當(dāng)溫度升高至25 ℃時(shí)，出水口氨氮濃度最低為35 mg/L，但是仍然未能滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（15 mg/L）。

2.2 滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求實(shí)驗(yàn)條件的分析

鑒于上階段實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)分別以2.00 m3/h和1.22 m3/h流量運(yùn)行時(shí)，升高溫度雖然可以使得出水氨氮濃度降低，但是仍不能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（15mg/L），因此將進(jìn)水流量調(diào)節(jié)到1.00 m3/h，升高溫度至27 ℃時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，以確定本工業(yè)實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)條件，使出水氨氮指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，控制流量1.00 m3/h、出水溫度為27.0 ℃時(shí)，出水氨氮濃度降低為10.1 mg/L，可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。實(shí)驗(yàn)最終確定了該吹脫系統(tǒng)最佳運(yùn)行參數(shù)值，即廢水進(jìn)水流量1.00 m3/h，反應(yīng)溫度大于27 ℃。

3 結(jié)語(yǔ)

高濃度氨氮廢水采用吹脫法處理，進(jìn)水流量和吹脫溫度是影響廢水吹脫裝置處理效果的因素，其中溫度是影響吹脫效果的主要因素。隨著溫度的升高，出水口氨氮濃度逐漸降低，當(dāng)減少進(jìn)水流量至1.00 m3/h，控制溫度27 ℃時(shí)，出水口氨氮濃度為10.1 mg/L，可以滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中企業(yè)應(yīng)根據(jù)原水中氨氮濃度，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，合理控制溫度及流量，以達(dá)到最佳的處理效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)稀土協(xié)會(huì)二中國(guó)稀土科技進(jìn)展[M].包頭：中國(guó)稀土信息雜志社，2000：5-8.

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[3] 侯宗林.中國(guó)稀土資源優(yōu)勢(shì)及新世紀(jì)發(fā)展戰(zhàn)略[C]//中國(guó)稀土學(xué)會(huì)跨世紀(jì)論文集.北京：中國(guó)稀土學(xué)會(huì)，2000：20-24.

[4] 白鴿.世界稀土資源分析[C]//中國(guó)稀土學(xué)會(huì)跨世紀(jì)論文集.北京：中國(guó)稀土學(xué)會(huì)，2000：16-19.

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[6] 王利平，劉長(zhǎng)威，于玲紅，等.稀土冶煉中廢水的產(chǎn)生與治理[J].冶金能源，2004，23（2）：59-62.endprint

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溫度控制在18.2～18.8 ℃之間，出水口氨氮濃度變化不大，溫度為18.3 ℃時(shí)，減小廢水流量至1.22 m3/h，出水口氨氮濃度基本沒(méi)有變化，說(shuō)明在18 ℃左右，進(jìn)水流量對(duì)吹脫效果影響不大；當(dāng)進(jìn)水流量為1.22 m3/h，溫度在19.5 ℃以上時(shí)，出水口氨氮濃度明顯降低，說(shuō)明升高溫度，廢水氨氮去除效果增加。

分析可知，減少進(jìn)水流量、升高吹脫溫度，可以加強(qiáng)該裝置的吹脫效果，其中溫度是影響吹脫效果的主要因素。隨著溫度的升高，出水口氨氮濃度逐漸降低，溫度變化越大，氨氮濃度變化越大，當(dāng)溫度升高至25 ℃時(shí)，出水口氨氮濃度最低為35 mg/L，但是仍然未能滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（15 mg/L）。

2.2 滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求實(shí)驗(yàn)條件的分析

鑒于上階段實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)分別以2.00 m3/h和1.22 m3/h流量運(yùn)行時(shí)，升高溫度雖然可以使得出水氨氮濃度降低，但是仍不能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（15mg/L），因此將進(jìn)水流量調(diào)節(jié)到1.00 m3/h，升高溫度至27 ℃時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，以確定本工業(yè)實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)條件，使出水氨氮指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，控制流量1.00 m3/h、出水溫度為27.0 ℃時(shí)，出水氨氮濃度降低為10.1 mg/L，可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。實(shí)驗(yàn)最終確定了該吹脫系統(tǒng)最佳運(yùn)行參數(shù)值，即廢水進(jìn)水流量1.00 m3/h，反應(yīng)溫度大于27 ℃。

3 結(jié)語(yǔ)

高濃度氨氮廢水采用吹脫法處理，進(jìn)水流量和吹脫溫度是影響廢水吹脫裝置處理效果的因素，其中溫度是影響吹脫效果的主要因素。隨著溫度的升高，出水口氨氮濃度逐漸降低，當(dāng)減少進(jìn)水流量至1.00 m3/h，控制溫度27 ℃時(shí)，出水口氨氮濃度為10.1 mg/L，可以滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中企業(yè)應(yīng)根據(jù)原水中氨氮濃度，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，合理控制溫度及流量，以達(dá)到最佳的處理效果。

參考文獻(xiàn)

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[6] 王利平，劉長(zhǎng)威，于玲紅，等.稀土冶煉中廢水的產(chǎn)生與治理[J].冶金能源，2004，23（2）：59-62.endprint

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溫度控制在18.2～18.8 ℃之間，出水口氨氮濃度變化不大，溫度為18.3 ℃時(shí)，減小廢水流量至1.22 m3/h，出水口氨氮濃度基本沒(méi)有變化，說(shuō)明在18 ℃左右，進(jìn)水流量對(duì)吹脫效果影響不大；當(dāng)進(jìn)水流量為1.22 m3/h，溫度在19.5 ℃以上時(shí)，出水口氨氮濃度明顯降低，說(shuō)明升高溫度，廢水氨氮去除效果增加。

分析可知，減少進(jìn)水流量、升高吹脫溫度，可以加強(qiáng)該裝置的吹脫效果，其中溫度是影響吹脫效果的主要因素。隨著溫度的升高，出水口氨氮濃度逐漸降低，溫度變化越大，氨氮濃度變化越大，當(dāng)溫度升高至25 ℃時(shí)，出水口氨氮濃度最低為35 mg/L，但是仍然未能滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（15 mg/L）。

2.2 滿足標(biāo)準(zhǔn)限值要求實(shí)驗(yàn)條件的分析

鑒于上階段實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)分別以2.00 m3/h和1.22 m3/h流量運(yùn)行時(shí)，升高溫度雖然可以使得出水氨氮濃度降低，但是仍不能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值（15mg/L），因此將進(jìn)水流量調(diào)節(jié)到1.00 m3/h，升高溫度至27 ℃時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，以確定本工業(yè)實(shí)驗(yàn)的最佳反應(yīng)條件，使出水氨氮指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出，控制流量1.00 m3/h、出水溫度為27.0 ℃時(shí)，出水氨氮濃度降低為10.1 mg/L，可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。實(shí)驗(yàn)最終確定了該吹脫系統(tǒng)最佳運(yùn)行參數(shù)值，即廢水進(jìn)水流量1.00 m3/h，反應(yīng)溫度大于27 ℃。

3 結(jié)語(yǔ)

高濃度氨氮廢水采用吹脫法處理，進(jìn)水流量和吹脫溫度是影響廢水吹脫裝置處理效果的因素，其中溫度是影響吹脫效果的主要因素。隨著溫度的升高，出水口氨氮濃度逐漸降低，當(dāng)減少進(jìn)水流量至1.00 m3/h，控制溫度27 ℃時(shí)，出水口氨氮濃度為10.1 mg/L，可以滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值。工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中企業(yè)應(yīng)根據(jù)原水中氨氮濃度，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，合理控制溫度及流量，以達(dá)到最佳的處理效果。

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[4] 白鴿.世界稀土資源分析[C]//中國(guó)稀土學(xué)會(huì)跨世紀(jì)論文集.北京：中國(guó)稀土學(xué)會(huì)，2000：16-19.

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[6] 王利平，劉長(zhǎng)威，于玲紅，等.稀土冶煉中廢水的產(chǎn)生與治理[J].冶金能源，2004，23（2）：59-62.endprint