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摘 要:本文首先对氨氮废水处理现状进行简要概述,然后介绍了几种目前常用的氨氮废水处理技术,最后对稀土行业的氨氮废水处理提出了几点意见。
关键词:氨氮废水 稀土行业 处理方法
中图分类号:X7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(b)-0146-02
1 概述
稀土在湿法冶炼的过程中,会产生大量的氨氮废水,这是使水体富营养化的重要因素。废水会增加水体中的营养物质,从而加快了藻类的繁殖速度,缩短了其生長周期,适宜的环境下甚至会导致藻类的就暴发性繁殖;这又会减少水体中的氧气大量,从而造成大量动植物死亡,赤潮现象便出现了。氨氮废水对水体有十分严重的危害:它会使水体透明度降低;使水体发出难闻的气味;使水体中有毒物质增加;水体中溶解的氧也会受到影响;最终使得水体的生态平衡遭到破坏。
在稀土湿法的冶炼过程中,产生的氨氮废水浓度差异很大,甚至对于同一工厂而言,不同工序的废水的浓度也是不相同的。而选择什么样的氨氮处理技术是和氨氮的浓度有着密切的联系。对于给定的废水,氨氮的处理选用何种技术主要是由水的性质、最终的处理效果及其处理的经济性所决定。
2 几种氨氮废水的处理方法
2.1 直接蒸发结晶
该方法只对于含铵盐很高的废水,而且废水中杂质较少的情况较适用,该方法在工业上比较常用。将其直接加热蒸发,然后把水以蒸馏水或者热水方式进行循环利用,将铵盐回收,回收方式是结晶。利用该法可使产品价格与消耗蒸汽成本进行相互抵消,使经济效益得到实现。
2.2 沸石吸附法
沸石吸附法指的是沸石离子与废水中游离铵离子或者氨进行交换,从而将生活污水与工业污水中的氨氮去除。沸石实际上是硅质的一直阳离子交换剂,其成本较低,pH对其吸附能力影响较大。沸石与离子氨离子交换的作用小于非离子氨吸附作用。该方法对于中低浓度氨氮废水较适用,即小于40mg/L的氨氮废水。高浓度氨氮废水用此法处理,沸石会频繁的再生,从而给操作带来很大困难。
2.3 折点氯化法
折点氯化法的反应机理可用下面的方程式来表示:
具体操作:先在废水中通入氯气,在某一点时,氨浓度会降之0,此时,游离的氯含量也是最低的,该方法即折点氯化法。在此净化的过程中,产生的是氮气,它的无毒无害的,这正好与清洁化生产的要求相符。在处理时,氯气的实际需求量由pH、温度、和氨氮的浓度所决定。通常情况下,将1mg的氨氮氧化大约需要加9到10毫克氯气。选择条件:pH6到7,接触时间半小时。此时有较好的反应效果,其处理率能达到90-100%,投资少,处理效果不仅稳定,而且它受废水温度影响较小。但是该方法的运行费用却很高。在稀土行业,对于碳沉工序氨氮的废水处理可用此法,而萃取工序中的氨氮废水中含有机物,它会同氯气反应生产氯代的有机化合物,这就给分离带来困难,使氨氮废水的处理费用增加。
2.4 吹脱法与汽提法
吹脱法除氨的反应机理可用以下的化学方程式来表示:
该法是充分利用水中的氨氮实际浓度和平衡浓度间的不同而反应的,将氨氮转至气相后将其而除去,在废水中,氨氮的存在形式是:铵离子与游离的氨处于平衡的状态。由上述的化学反应方程式可知,废水在碱性状态下,才能将离子态氨转变为分子态的氨,再通入空气,最好把氨吹脱出来。但是该吹脱效果受很多因素的影响都较大,比如:水温、水力的负荷、气水比等。有人曾对此做过研究,一般来说,在水温大于30℃时,pH在10.8到11.5,气水体积比在2500到5000m3/m3,此时的吹脱法对于除氨的效果良好,去除率也较高。该法易行,处理效果比较稳定。
汽提法和吹脱法的处理记录基本一致,该法主要受蒸汽压力和塔型影响。汽提法虽然氨的去除率较高,但其成本较高,工业化较困难。
2.5 土壤灌溉
土壤灌溉即是对于浓度较低的氨氮废水通常浓度小于50mL/L,在去除重金属、病菌、有机物这些有害物质之后,再将其用作农作物的肥料,这既可以为农业提供稳定的灌溉水源,又可以避免水体的富营养化,使水资源的利用率得到很大的提高。但是该方法受自然条件的约束,对于稀土主要产地而言——内蒙古,该方法却很难得到大规模的应用。
2.6 电化学法
该法是间接的用氧化法将氨氮去除,该工艺主要受电流密度、水样循环流速以及初始的pH等因素影响。该法虽然氨氮去除率很高,但其耗电量极大。
2.7 氧化法
臭氧氧化法是用臭氧将氨氮氧化成氮气的一种方法。温度、pH、氨氮的初始浓度对该法有很大影响。该法温度要60摄氏度以上,所以不能大规模的实行。
2.8 微生物法
微生物法实际上是对自然界当中的氮循环进行模拟,对好氧的硝化菌与兼性的反硝化菌充分利用,从而使水中含氮化合物转变为氮气的一种方法。该方法主要分为两个阶段即硝化过程和反硝化过程。微生物的脱氮技术虽然应用越来越广泛,但对于高浓度的氨氮处理该方法却不太适用。
用化学方程式表示如下:
硝化过程:
反硝化过程如下:
2.9 电渗析法
电渗析法指的是在外加的直流电场下,离子交换膜具有选择透过性,从而离子会从一部分水向另一部分水中迁移的一种物理化学过程。离子交换膜、隔板、夹紧装置、电极是电渗器的主要组成部件。离子交换膜具有选择性,可选择不同电荷的离子透过。阳膜仅仅允许阳离子透过,阴膜则仅允许阴离子通过。外加直流电场对离子作用,水体中的阴阳离子便会做定向的迁移。电渗析器是由多层隔室来构成的,其迁移方向是:阴阳离子由淡室向浓室迁移,最终将氨氮去除。但是离子交换膜较贵易坏,含钙、镁杂质多的工业废水通常不用此法。所以也很少用此法处理氨氮废水。
3 关于稀土产业氨氮废水的治理建议
稀土在湿法冶金过程中,其生产工艺会有不同,那么产生的废水种类也不同,所以,这就要求不同企业应根据自己的生产特点有自己的处理工艺。氨氮废水的处理虽然有很多工艺,但是有的处理方法成本会比较高,有的处理方法对水质要求极其严格,大多数的处理工艺均是在实验室的研究阶段,还未正式应用于实际处理当中。很多稀土企业仅仅对氨氮废水进行部分处理,这不仅会造成环境污染,更对稀土工业可持续的发展很不利。依据上述特点提出几点建议:对西部资源开发利用不能以环境污染为代价,企业、政府、社会应对稀土氨氮废水的处理及污染给予足够的重视。同时,内蒙古处稀土产业的发展受稀土废水的污染的影响极其严重;在对稀土的氨氮废水进行处理时,最好分类治理;在氨氮废水的处理过程中,尽量不要造成二次污染,还要对化工副产品进行回收,使废水回用率提高,最终保证冶炼工艺的清洁化。
参考文献
[1] 全武刚,王继徽.高浓度氨氮废水处理现状与发展[J].工业水处理,2002,22(9):9～12.
[2] 胡孙林,钟理.氨氮废水处理技术[J].现代化工,2001,21(6):47～52.
[3] 郝醒华,刘继凤,陈云伟.氨氮水处理技术研究[J].黑龙江大学学报:自然科学版,2001,18(1):95～98.
[4] 何卿,李峰.高浓度氨氮废水处理试验[J].江苏环境科技,1999,12(4):12～14.
[5] 丁思慧.用物化法对高浓度氨氮废水的前期处理[J].安徽化工,2000,106(4):42～43.
[6] 沈耀良.废水生物处理新技术[M].北京:中国环境科学出版社,1999:196～221.
[7] 王鹏.垃圾渗沥液中氨氮的电化学氧化[J].中国环境科学,2000,20(4):289～291.
关键词:氨氮废水 稀土行业 处理方法
中图分类号:X7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(b)-0146-02
1 概述
稀土在湿法冶炼的过程中,会产生大量的氨氮废水,这是使水体富营养化的重要因素。废水会增加水体中的营养物质,从而加快了藻类的繁殖速度,缩短了其生長周期,适宜的环境下甚至会导致藻类的就暴发性繁殖;这又会减少水体中的氧气大量,从而造成大量动植物死亡,赤潮现象便出现了。氨氮废水对水体有十分严重的危害:它会使水体透明度降低;使水体发出难闻的气味;使水体中有毒物质增加;水体中溶解的氧也会受到影响;最终使得水体的生态平衡遭到破坏。
在稀土湿法的冶炼过程中,产生的氨氮废水浓度差异很大,甚至对于同一工厂而言,不同工序的废水的浓度也是不相同的。而选择什么样的氨氮处理技术是和氨氮的浓度有着密切的联系。对于给定的废水,氨氮的处理选用何种技术主要是由水的性质、最终的处理效果及其处理的经济性所决定。
2 几种氨氮废水的处理方法
2.1 直接蒸发结晶
该方法只对于含铵盐很高的废水,而且废水中杂质较少的情况较适用,该方法在工业上比较常用。将其直接加热蒸发,然后把水以蒸馏水或者热水方式进行循环利用,将铵盐回收,回收方式是结晶。利用该法可使产品价格与消耗蒸汽成本进行相互抵消,使经济效益得到实现。
2.2 沸石吸附法
沸石吸附法指的是沸石离子与废水中游离铵离子或者氨进行交换,从而将生活污水与工业污水中的氨氮去除。沸石实际上是硅质的一直阳离子交换剂,其成本较低,pH对其吸附能力影响较大。沸石与离子氨离子交换的作用小于非离子氨吸附作用。该方法对于中低浓度氨氮废水较适用,即小于40mg/L的氨氮废水。高浓度氨氮废水用此法处理,沸石会频繁的再生,从而给操作带来很大困难。
2.3 折点氯化法
折点氯化法的反应机理可用下面的方程式来表示:
具体操作:先在废水中通入氯气,在某一点时,氨浓度会降之0,此时,游离的氯含量也是最低的,该方法即折点氯化法。在此净化的过程中,产生的是氮气,它的无毒无害的,这正好与清洁化生产的要求相符。在处理时,氯气的实际需求量由pH、温度、和氨氮的浓度所决定。通常情况下,将1mg的氨氮氧化大约需要加9到10毫克氯气。选择条件:pH6到7,接触时间半小时。此时有较好的反应效果,其处理率能达到90-100%,投资少,处理效果不仅稳定,而且它受废水温度影响较小。但是该方法的运行费用却很高。在稀土行业,对于碳沉工序氨氮的废水处理可用此法,而萃取工序中的氨氮废水中含有机物,它会同氯气反应生产氯代的有机化合物,这就给分离带来困难,使氨氮废水的处理费用增加。
2.4 吹脱法与汽提法
吹脱法除氨的反应机理可用以下的化学方程式来表示:
该法是充分利用水中的氨氮实际浓度和平衡浓度间的不同而反应的,将氨氮转至气相后将其而除去,在废水中,氨氮的存在形式是:铵离子与游离的氨处于平衡的状态。由上述的化学反应方程式可知,废水在碱性状态下,才能将离子态氨转变为分子态的氨,再通入空气,最好把氨吹脱出来。但是该吹脱效果受很多因素的影响都较大,比如:水温、水力的负荷、气水比等。有人曾对此做过研究,一般来说,在水温大于30℃时,pH在10.8到11.5,气水体积比在2500到5000m3/m3,此时的吹脱法对于除氨的效果良好,去除率也较高。该法易行,处理效果比较稳定。
汽提法和吹脱法的处理记录基本一致,该法主要受蒸汽压力和塔型影响。汽提法虽然氨的去除率较高,但其成本较高,工业化较困难。
2.5 土壤灌溉
土壤灌溉即是对于浓度较低的氨氮废水通常浓度小于50mL/L,在去除重金属、病菌、有机物这些有害物质之后,再将其用作农作物的肥料,这既可以为农业提供稳定的灌溉水源,又可以避免水体的富营养化,使水资源的利用率得到很大的提高。但是该方法受自然条件的约束,对于稀土主要产地而言——内蒙古,该方法却很难得到大规模的应用。
2.6 电化学法
该法是间接的用氧化法将氨氮去除,该工艺主要受电流密度、水样循环流速以及初始的pH等因素影响。该法虽然氨氮去除率很高,但其耗电量极大。
2.7 氧化法
臭氧氧化法是用臭氧将氨氮氧化成氮气的一种方法。温度、pH、氨氮的初始浓度对该法有很大影响。该法温度要60摄氏度以上,所以不能大规模的实行。
2.8 微生物法
微生物法实际上是对自然界当中的氮循环进行模拟,对好氧的硝化菌与兼性的反硝化菌充分利用,从而使水中含氮化合物转变为氮气的一种方法。该方法主要分为两个阶段即硝化过程和反硝化过程。微生物的脱氮技术虽然应用越来越广泛,但对于高浓度的氨氮处理该方法却不太适用。
用化学方程式表示如下:
硝化过程:
反硝化过程如下:
2.9 电渗析法
电渗析法指的是在外加的直流电场下,离子交换膜具有选择透过性,从而离子会从一部分水向另一部分水中迁移的一种物理化学过程。离子交换膜、隔板、夹紧装置、电极是电渗器的主要组成部件。离子交换膜具有选择性,可选择不同电荷的离子透过。阳膜仅仅允许阳离子透过,阴膜则仅允许阴离子通过。外加直流电场对离子作用,水体中的阴阳离子便会做定向的迁移。电渗析器是由多层隔室来构成的,其迁移方向是:阴阳离子由淡室向浓室迁移,最终将氨氮去除。但是离子交换膜较贵易坏,含钙、镁杂质多的工业废水通常不用此法。所以也很少用此法处理氨氮废水。
3 关于稀土产业氨氮废水的治理建议
稀土在湿法冶金过程中,其生产工艺会有不同,那么产生的废水种类也不同,所以,这就要求不同企业应根据自己的生产特点有自己的处理工艺。氨氮废水的处理虽然有很多工艺,但是有的处理方法成本会比较高,有的处理方法对水质要求极其严格,大多数的处理工艺均是在实验室的研究阶段,还未正式应用于实际处理当中。很多稀土企业仅仅对氨氮废水进行部分处理,这不仅会造成环境污染,更对稀土工业可持续的发展很不利。依据上述特点提出几点建议:对西部资源开发利用不能以环境污染为代价,企业、政府、社会应对稀土氨氮废水的处理及污染给予足够的重视。同时,内蒙古处稀土产业的发展受稀土废水的污染的影响极其严重;在对稀土的氨氮废水进行处理时,最好分类治理;在氨氮废水的处理过程中,尽量不要造成二次污染,还要对化工副产品进行回收,使废水回用率提高,最终保证冶炼工艺的清洁化。
参考文献
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[6] 沈耀良.废水生物处理新技术[M].北京:中国环境科学出版社,1999:196～221.
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