南方某稀土礦山氨氮尾水治理項目技術(shù)方案及效果分析

張 飛，盧 麗

(中鋁環(huán)保節(jié)能科技（湖南）有限公司，湖南 長沙 410019)

離子型稀土礦因中重稀土含量高、放射性低、配分齊全等特點，成為我國極其重要的戰(zhàn)略資源[1]。離子型稀土礦的開采主要采用硫酸銨原地浸出工藝[2]，其原理是通過硫酸銨溶液與礦物上的稀土離子發(fā)生離子交換反應(yīng)來提取稀土離子[3]。在浸礦過程中浸礦液滲漏，或者浸礦結(jié)束后礦體內(nèi)部殘留的氨氮在降雨情況下被淋溶出來，會進(jìn)入周邊水體環(huán)境、土壤環(huán)境。過量的氨氮會造成水體富營養(yǎng)化、農(nóng)作物減產(chǎn)或死亡，最終也可能影響人體健康[4]。

目前對于稀土礦山尾水的處理仍存在處理難度大、成本高等問題，傳統(tǒng)治理氨氮污染的工藝需要結(jié)合新技術(shù)，彌補(bǔ)不足與缺陷，才能更有效地消除稀土尾水的危害。

1 項目概況

南方某稀土企業(yè)對其所屬的4個礦區(qū)采用原地浸礦工藝進(jìn)行開采，該礦山于2018年閉礦，但各礦區(qū)仍存在含氨氮的尾水。經(jīng)監(jiān)測，尾水中氨氮濃度可高達(dá)400mg/L。

2020年9 月，中央環(huán)保督察組指出稀土礦山開采后續(xù)污染防治措施不到位，存在水環(huán)境污染問題。為落實上述問題整改，改善區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量，企業(yè)決定采取有效的凈化處理技術(shù)對稀土礦山含氨氮尾水進(jìn)行攔截凈化處理。

項目采用“物化法預(yù)處理+生物硝化+MBR膜分離”工藝，將氨氮尾水處理達(dá)到《離子型稀土礦山開采水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB361016-2018）一級標(biāo)準(zhǔn)后排放。主要工程內(nèi)容為：每個礦區(qū)建1座凈水站，共建設(shè)4個凈水站，每個凈水站處理規(guī)模為500m3/d。該項目已于2022年3月完成竣工環(huán)境保護(hù)驗收。

2 氨氮廢水處理技術(shù)方案

各凈水站處理工藝相同。

（1）各礦區(qū)尾水自流至各凈水站旁邊的蓄水池，蓄水池為礦山原有設(shè)施。蓄水池內(nèi)設(shè)潛污泵，將池內(nèi)的水提升至各凈水站進(jìn)行處理。潛污泵由液位和PLC控制系統(tǒng)聯(lián)鎖控制。

（2）尾水先進(jìn)入中和反應(yīng)槽中，在中和反應(yīng)槽中投加混合堿，采用計量泵自動投加混合堿進(jìn)入中和槽，調(diào)節(jié)pH值，在中和反應(yīng)槽內(nèi)混合堿與廢水充分反應(yīng)。中和反應(yīng)后自流至絮凝沉降槽。在絮凝沉降槽內(nèi)加入PAM，絮凝沉降槽的上清液自流進(jìn)入中間水池，底泥揚送至壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，濾液返回中間水池中，泥餅最終裝袋外運處置。

（3）中間水池內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)移泵將水揚送至一體化氨氮廢水處理設(shè)備，在一體化氨氮廢水處理設(shè)備內(nèi)進(jìn)行硝化，硝化模塊包括生物接觸填料、曝氣風(fēng)機(jī)、生物制劑的投加、碳酸鈉的投加、曝氣管等功能。

（4）經(jīng)一體化氨氮廢水處理設(shè)備內(nèi)硝化模塊去除氨氮后自流進(jìn)入后續(xù)MBR膜分離模塊，MBR膜分離模塊內(nèi)設(shè)置MBR膜、污泥排泥泵、污泥回流泵、MBR膜抽吸泵、曝氣風(fēng)機(jī)、MBR膜反洗水泵、清水池、反洗加藥系統(tǒng)、液位傳感器等。

（5）出水經(jīng)監(jiān)測達(dá)標(biāo)后排放至附近自然水體，并計量。

3 治理效果分析

3.1 凈水站調(diào)試運行效果

為分析凈水站達(dá)標(biāo)排放情況以及主要污染物的處理效率，對各凈水站的進(jìn)、出口水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測，連續(xù)監(jiān)測2天，每天監(jiān)測4次。監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

表1 各凈水站進(jìn)、出口水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

（1）污染物處理效率分析。從監(jiān)測結(jié)果來看，pH值可從進(jìn)水＜6調(diào)至排水6-9之間；懸浮物、化學(xué)需氧量進(jìn)水濃度本來就很低，排水濃度普遍高于其進(jìn)水濃度，主要原因可能是出水中含有硝化模塊及MBR膜分離模塊未完全沉降及分離的污泥。

氨氮處理方面，1號凈水站可將氨氮濃度從227mg/L降至0.14mg/L，處理效率99.94%；2號凈水站可將氨氮濃度從105mg/L降至0.21mg/L，處理效率99.8%；3號凈水站可將氨氮濃度從64mg/L降至0.12mg/L，處理效率99.79%；4號凈水站可將氨氮濃度從161mg/L降至0.08mg/L，處理效率99.95%。各凈水站對氨氮的平均處理效率高達(dá)99.88%。

表2 各凈水站氨氮處理效率

環(huán)評報告給出的進(jìn)水濃度氨氮為400mg/L，要求處理后水質(zhì)達(dá)到《離子型稀土礦山開采水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB361016-2018）一級標(biāo)準(zhǔn)，即氨氮排放標(biāo)準(zhǔn)為15mg/L，據(jù)此計算可知環(huán)評要求的氨氮處理效率應(yīng)為96.25%，本項目實際氨氮處理效率達(dá)到了99.88%，滿足環(huán)評要求。

（2）污染物達(dá)標(biāo)排放分析。通過表1可知，各凈水站出水pH、氨氮、懸浮物、化學(xué)需氧量均達(dá)到了《離子型稀土礦山開采水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB361016-2018）一級標(biāo)準(zhǔn)，其中氨氮排放濃度可達(dá)到1mg/L以下，遠(yuǎn)低于DB361016規(guī)定的15mg/L標(biāo)準(zhǔn)值。

3.2 環(huán)境質(zhì)量影響分析

為評價項目實施對區(qū)域地表水環(huán)境的改善情況，對區(qū)域地表水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測斷面位置見表3及圖1，監(jiān)測結(jié)果見表4。

表3 地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測斷面一覽表

圖1 地表水系及監(jiān)測斷面示意圖

表4 驗收階段地表水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，并結(jié)合項目環(huán)評階段的地表水水質(zhì)調(diào)查結(jié)果，可得出以下結(jié)論：

（1）驗收監(jiān)測期間，2號凈水站下游500m斷面比上游100m斷面的氨氮濃度略高，原因可能是2號凈水站下游500m河段內(nèi)有多戶居民點，有生活污染源匯入而影響水質(zhì)。除2號凈水站外，其他凈水站排水口下游水質(zhì)普遍比上游好，說明各凈水站的水質(zhì)凈化效果明顯，改善了區(qū)域地表水水質(zhì)。

（2）項目實施后，區(qū)域河流對應(yīng)斷面水質(zhì)明顯好于實施前的水質(zhì)。

驗收監(jiān)測期間（2021年12月）。除3號凈水站排口下游500m斷面氨氮濃度達(dá)標(biāo)外，其他監(jiān)測斷面的氨氮濃度均超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，其中1號、2號及4號凈水站排水口下游斷面氨氮濃度在21.4mg/L -92.8mg/L之間。

除1號凈水站下游500m斷面pH超過9外，其余監(jiān)測斷面的pH值為6-9，滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。各凈水站下游斷面的化學(xué)需氧量均達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

環(huán)評階段（2020年11月）。位于各凈水站下游的監(jiān)測斷面中氨氮均出現(xiàn)超標(biāo)，氨氮濃度范圍為7.89～187mg/L，區(qū)域地表水pH大多呈酸性。

表5 項目實施前后區(qū)域地表水環(huán)境質(zhì)量對比

對比本次驗收期間和原環(huán)評階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可知本項目實施后水中的酸堿度趨于標(biāo)準(zhǔn)限值，氨氮濃度明顯降低，區(qū)域地表水水質(zhì)進(jìn)一步改善。

4 結(jié)論

項目采用“物化法預(yù)處理+生物硝化+MBR膜分離”工藝，將氨氮尾水處理達(dá)到《離子型稀土礦山開采水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB361016-2018）一級標(biāo)準(zhǔn)后排放。該工藝對稀土礦山氨氮尾水處理效果良好，可將氨氮排放濃度降低至1mg/L以下，氨氮處理效率達(dá)到了99.88%；本項目的實施明顯改善了周邊水體環(huán)境質(zhì)量。從處理效率來看，該工藝技術(shù)在國內(nèi)稀土氨氮尾水治理方面處于領(lǐng)先水平，值得復(fù)制和推廣。