吹脱法在包头市稀土行业高浓度氨氮废水处理中的应用

摘 要：该文对吹脱法处理包头市稀土行业高浓度氨氮废水时的参数进行了研究，结果表明，当原水氨氮浓度大于18000 mg/L时，控制出水流量1.00 m3/h、出水温度为27.0℃时出水氨氮浓度为10.1 mg/L，可以达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的二时段一级标准限值。

关键词：吹脱法 氨氮废水 稀土 成本

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：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

作为21世纪的材料[1]，稀土元素在工农业生产上的应用十分广泛，有“工业味精”之美誉，在经济发展过程中发挥着举足轻重的作用。目前世界稀土的60%用于冶金机械、石油化工、玻璃陶瓷和农林牧业等传统应用领域；40%用于稀土永磁材料、荧光材料、抛光材料、镍氢电池、汽车尾气净化催化剂等高技术应用领域[2]。我国的稀土资源具有储量大，品种全，分布集中，开采条件好，成本低的特点[3]，主要分布在内蒙古（包头），工业储量为3300万 t，占中国稀土工业储量的91.6%。目前我国己经成为世界上最大的稀土生产和稀土产品出口国，在世界稀土产业的发展上占有主导和支配地位[4]，但同时，稀土生产带来的资源浪费和污染环境问题日趋突出，已成为制约稀土产业发展的重要因素之一[5]。

稀土冶炼方法主要有浓硫酸高温强化焙烧工艺、浓硫酸低温焙烧工艺、碱法分解工艺、P507―盐酸体系稀土分离工艺、非皂化混合萃取剂萃取分离稀土新工艺等。包头地区稀土冶炼主要以酸法为主，在稀土精矿分解，混合稀土金属生产，稀土元素分离过程中，使用了大量化学试剂，加之白云鄂博矿含有高氟和放射性钍元素，导致稀土生产过程中产生大量而复杂的污染物，产生的稀土废水有10余种[6]，其中氨氮废水主要为稀土冶炼生产中的硫铵废水和稀土分离产生的氯铵废水，占废水总产生量约60%～70%，该废水中氨氮产生浓度甚至达数万mg/L，远远超过《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的标准限值。

本文以包头市某稀土企业冶炼过程中产生的高浓度氨氮废水为材料，进行工业性吹脱实验，通过调节系统反应温度和进水流量，分析不同条件下废水中氨氮的去除效果，并确定该工业性实验装置出水满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）标准限值的最佳温度及进水流量。

1 实验部分

1.1 实验对象

包头市拥有很多中小规模稀土冶炼厂，该类企业生产废水排放具有波动性、间歇性，水质成分复杂，氨氮浓度在10000 mg/l～50000 mg/L之间，废水呈强酸性（pH≤1.5），本实验选择包头市某稀土企业生产废水作为试验对象，具有一定的代表性。

1.2 实验条件

本次工业性实验为消除pH调节不到位对吹脱效果的影响，将原水pH值统一调节为12.5，选取的企业废水氨氮浓度为18988.0 mg/L。

1.3 实验装置及流程

本氨氮吹脱工业性实验装置由四川中恒信达环保科技有限公司在内蒙古包头市某稀土厂内建设，装置工艺流程见图1，主要由pH调节池、pH微调节罐、空气预热系统、脱氮槽、达标水排放系统等组成。

经过加药调配后的废水按照设计流量经过整流后流入脱氮槽内，在槽体中与鼓入到脱氮槽内的热空气（60 ℃）进行折流接触，吹脱后的尾气由排气管道送入到回收系统。

1.4 试验方案

在2.00 m3/h、1.22 m3/h、1.00 m3/h三种废水流量情况下，通过调节电加热器开启台数控制吹脱温度，进行不同温度及流量下废水吹脱效果的实验。

2 结果与讨论

2.1 温度和进水流量对氨氮去除率的影响

试验在进水流量为2.00 m3/h和1.22 m3/h两种情况下进行了温度控制，得出吹脱后出水口氨氮的浓度，实验结果见表1。

注：水样1-3为是以2.00 m3/h进行调试的水样；水样4、5、6是以1.22 m3/h进行调试的水样。

由表1可知，当废水流量为2.00 m3/h时，开启两台电加热器各4组U型加热管（水样1-3），控制出水水温为18.2～18.8 ℃，出水口氨氮浓度在239.9～269.6 mg/L之间；当废水流量为1.22 m3/h时，开启两台电加热器共8组U型加热管，控制水温由18.3 ℃升高到25 ℃，出水口氨氮浓度由242.9 mg/L降低至35.0 mg/L。

实验表明，当温度控制在18.2～18.8 ℃之间，出水口氨氮浓度变化不大，温度为18.3 ℃时，减小废水流量至1.22 m3/h，出水口氨氮浓度基本没有变化，说明在18 ℃左右，进水流量对吹脱效果影响不大；当进水流量为1.22 m3/h，温度在19.5 ℃以上时，出水口氨氮浓度明显降低，说明升高温度，废水氨氮去除效果增加。

分析可知，减少进水流量、升高吹脱温度，可以加强该装置的吹脱效果，其中温度是影响吹脱效果的主要因素。随着温度的升高，出水口氨氮浓度逐渐降低，温度变化越大，氨氮浓度变化越大，当温度升高至25 ℃时，出水口氨氮浓度最低为35 mg/L，但是仍然未能满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准限值（15 mg/L）。

2.2 满足标准限值要求实验条件的分析

鉴于上阶段实验中系统分别以2.00 m3/h和1.22 m3/h流量运行时，升高温度虽然可以使得出水氨氮浓度降低，但是仍不能达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准限值（15mg/L），因此将进水流量调节到1.00 m3/h，升高温度至27 ℃时进行试验，以确定本工业实验的最佳反应条件，使出水氨氮指标达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准限值，试验结果见表2。

从表2可以看出，控制流量1.00 m3/h、出水温度为27.0 ℃时，出水氨氮浓度降低为10.1 mg/L，可以达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准限值。实验最终确定了该吹脱系统最佳运行参数值，即废水进水流量1.00 m3/h，反应温度大于27 ℃。

3 结语

高浓度氨氮废水采用吹脱法处理，进水流量和吹脱温度是影响废水吹脱装置处理效果的因素，其中温度是影响吹脱效果的主要因素。随着温度的升高，出水口氨氮浓度逐渐降低，当减少进水流量至1.00 m3/h，控制温度27 ℃时，出水口氨氮浓度为10.1 mg/L，可以满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准限值。工业实际应用中企业应根据原水中氨氮浓度，对系统进行调试，合理控制温度及流量，以达到最佳的处理效果。

参考文献

[1] 中国稀土协会二中国稀土科技进展[M].包头：中国稀土信息杂志社，2000：5-8.

[2] 王奋伟.包头稀土产业发展战略研究[D].大连理工大学，2002：2-9.

[3] 侯宗林.中国稀土资源优势及新世纪发展战略[C]//中国稀土学会跨世纪论文集.北京：中国稀土学会，2000：20-24.

[4] 白鸽.世界稀土资源分析[C]//中国稀土学会跨世纪论文集.北京：中国稀土学会，2000：16-19.

[5] 白丽娜.包头市稀土产业发展中的环境保护问题及其治理整顿简报[J].内蒙古环境保护，2000，12（4）：37-38.

[6] 王利平，刘长威，于玲红，等.稀土冶炼中废水的产生与治理[J].冶金能源，2004，23（2）：59-62.