吹脫法在包頭市稀土行業高濃度氨氮廢水處理中的應用

張利文++王一嶺

摘 要：該文對吹脫法處理包頭市稀土行業高濃度氨氮廢水時的參數進行了研究，結果表明，當原水氨氮濃度大于18000 mg/L時，控制出水流量1.00 m3/h、出水溫度為27.0℃時出水氨氮濃度為10.1 mg/L，可以達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的二時段一級標準限值。

關鍵詞：吹脫法 氨氮廢水 稀土 成本

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：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世紀的材料[1]，稀土元素在工農業生產上的應用十分廣泛，有“工業味精”之美譽，在經濟發展過程中發揮著舉足輕重的作用。目前世界稀土的60%用于冶金機械、石油化工、玻璃陶瓷和農林牧業等傳統應用領域；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應用領域[2]。我國的稀土資源具有儲量大，品種全，分布集中，開采條件好，成本低的特點[3]，主要分布在內蒙古（包頭），工業儲量為3300萬 t，占中國稀土工業儲量的91.6%。目前我國己經成為世界上最大的稀土生產和稀土產品出口國，在世界稀土產業的發展上占有主導和支配地位[4]，但同時，稀土生產帶來的資源浪費和污染環境問題日趨突出，已成為制約稀土產業發展的重要因素之一[5]。

稀土冶煉方法主要有濃硫酸高溫強化焙燒工藝、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，稀土元素分離過程中，使用了大量化學試劑，加之白云鄂博礦含有高氟和放射性釷元素，導致稀土生產過程中產生大量而復雜的污染物，產生的稀土廢水有10余種[6]，其中氨氮廢水主要為稀土冶煉生產中的硫銨廢水和稀土分離產生的氯銨廢水，占廢水總產生量約60%～70%，該廢水中氨氮產生濃度甚至達數萬mg/L，遠遠超過《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）的標準限值。

本文以包頭市某稀土企業冶煉過程中產生的高濃度氨氮廢水為材料，進行工業性吹脫實驗，通過調節系統反應溫度和進水流量，分析不同條件下廢水中氨氮的去除效果，并確定該工業性實驗裝置出水滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）標準限值的最佳溫度及進水流量。

1 實驗部分

1.1 實驗對象

包頭市擁有很多中小規模稀土冶煉廠，該類企業生產廢水排放具有波動性、間歇性，水質成分復雜，氨氮濃度在10000 mg/l～50000 mg/L之間，廢水呈強酸性（pH≤1.5），本實驗選擇包頭市某稀土企業生產廢水作為試驗對象，具有一定的代表性。

1.2 實驗條件

本次工業性實驗為消除pH調節不到位對吹脫效果的影響，將原水pH值統一調節為12.5，選取的企業廢水氨氮濃度為18988.0 mg/L。

1.3 實驗裝置及流程

本氨氮吹脫工業性實驗裝置由四川中恒信達環保科技有限公司在內蒙古包頭市某稀土廠內建設，裝置工藝流程見圖1，主要由pH調節池、pH微調節罐、空氣預熱系統、脫氮槽、達標水排放系統等組成。

經過加藥調配后的廢水按照設計流量經過整流后流入脫氮槽內，在槽體中與鼓入到脫氮槽內的熱空氣（60 ℃）進行折流接觸，吹脫后的尾氣由排氣管道送入到回收系統。

1.4 試驗方案

在2.00 m3/h、1.22 m3/h、1.00 m3/h三種廢水流量情況下，通過調節電加熱器開啟臺數控制吹脫溫度，進行不同溫度及流量下廢水吹脫效果的實驗。

2 結果與討論

2.1 溫度和進水流量對氨氮去除率的影響

試驗在進水流量為2.00 m3/h和1.22 m3/h兩種情況下進行了溫度控制，得出吹脫后出水口氨氮的濃度，實驗結果見表1。

注：水樣1-3為是以2.00 m3/h進行調試的水樣；水樣4、5、6是以1.22 m3/h進行調試的水樣。

由表1可知，當廢水流量為2.00 m3/h時，開啟兩臺電加熱器各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；當廢水流量為1.22 m3/h時，開啟兩臺電加熱器共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

實驗表明，當溫度控制在18.2～18.8 ℃之間，出水口氨氮濃度變化不大，溫度為18.3 ℃時，減小廢水流量至1.22 m3/h，出水口氨氮濃度基本沒有變化，說明在18 ℃左右，進水流量對吹脫效果影響不大；當進水流量為1.22 m3/h，溫度在19.5 ℃以上時，出水口氨氮濃度明顯降低，說明升高溫度，廢水氨氮去除效果增加。

分析可知，減少進水流量、升高吹脫溫度，可以加強該裝置的吹脫效果，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，當溫度升高至25 ℃時，出水口氨氮濃度最低為35 mg/L，但是仍然未能滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值（15 mg/L）。

2.2 滿足標準限值要求實驗條件的分析

鑒于上階段實驗中系統分別以2.00 m3/h和1.22 m3/h流量運行時，升高溫度雖然可以使得出水氨氮濃度降低，但是仍不能達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值（15mg/L），因此將進水流量調節到1.00 m3/h，升高溫度至27 ℃時進行試驗，以確定本工業實驗的最佳反應條件，使出水氨氮指標達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值，試驗結果見表2。

從表2可以看出，控制流量1.00 m3/h、出水溫度為27.0 ℃時，出水氨氮濃度降低為10.1 mg/L，可以達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級標準限值。實驗最終確定了該吹脫系統最佳運行參數值，即廢水進水流量1.00 m3/h，反應溫度大于27 ℃。

3 結語

高濃度氨氮廢水采用吹脫法處理，進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，當減少進水流量至1.00 m3/h，控制溫度27 ℃時，出水口氨氮濃度為10.1 mg/L，可以滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值。工業實際應用中企業應根據原水中氨氮濃度，對系統進行調試，合理控制溫度及流量，以達到最佳的處理效果。

參考文獻

[1] 中國稀土協會二中國稀土科技進展[M].包頭：中國稀土信息雜志社，2000：5-8.

[2] 王奮偉.包頭稀土產業發展戰略研究[D].大連理工大學，2002：2-9.

[3] 侯宗林.中國稀土資源優勢及新世紀發展戰略[C]//中國稀土學會跨世紀論文集.北京：中國稀土學會，2000：20-24.

[4] 白鴿.世界稀土資源分析[C]//中國稀土學會跨世紀論文集.北京：中國稀土學會，2000：16-19.

[5] 白麗娜.包頭市稀土產業發展中的環境保護問題及其治理整頓簡報[J].內蒙古環境保護，2000，12（4）：37-38.

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

實驗表明，當溫度控制在18.2～18.8 ℃之間，出水口氨氮濃度變化不大，溫度為18.3 ℃時，減小廢水流量至1.22 m3/h，出水口氨氮濃度基本沒有變化，說明在18 ℃左右，進水流量對吹脫效果影響不大；當進水流量為1.22 m3/h，溫度在19.5 ℃以上時，出水口氨氮濃度明顯降低，說明升高溫度，廢水氨氮去除效果增加。

分析可知，減少進水流量、升高吹脫溫度，可以加強該裝置的吹脫效果，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，當溫度升高至25 ℃時，出水口氨氮濃度最低為35 mg/L，但是仍然未能滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值（15 mg/L）。

2.2 滿足標準限值要求實驗條件的分析

鑒于上階段實驗中系統分別以2.00 m3/h和1.22 m3/h流量運行時，升高溫度雖然可以使得出水氨氮濃度降低，但是仍不能達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值（15mg/L），因此將進水流量調節到1.00 m3/h，升高溫度至27 ℃時進行試驗，以確定本工業實驗的最佳反應條件，使出水氨氮指標達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值，試驗結果見表2。

從表2可以看出，控制流量1.00 m3/h、出水溫度為27.0 ℃時，出水氨氮濃度降低為10.1 mg/L，可以達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級標準限值。實驗最終確定了該吹脫系統最佳運行參數值，即廢水進水流量1.00 m3/h，反應溫度大于27 ℃。

3 結語

高濃度氨氮廢水采用吹脫法處理，進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，當減少進水流量至1.00 m3/h，控制溫度27 ℃時，出水口氨氮濃度為10.1 mg/L，可以滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值。工業實際應用中企業應根據原水中氨氮濃度，對系統進行調試，合理控制溫度及流量，以達到最佳的處理效果。

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

實驗表明，當溫度控制在18.2～18.8 ℃之間，出水口氨氮濃度變化不大，溫度為18.3 ℃時，減小廢水流量至1.22 m3/h，出水口氨氮濃度基本沒有變化，說明在18 ℃左右，進水流量對吹脫效果影響不大；當進水流量為1.22 m3/h，溫度在19.5 ℃以上時，出水口氨氮濃度明顯降低，說明升高溫度，廢水氨氮去除效果增加。

分析可知，減少進水流量、升高吹脫溫度，可以加強該裝置的吹脫效果，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，當溫度升高至25 ℃時，出水口氨氮濃度最低為35 mg/L，但是仍然未能滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值（15 mg/L）。

2.2 滿足標準限值要求實驗條件的分析

鑒于上階段實驗中系統分別以2.00 m3/h和1.22 m3/h流量運行時，升高溫度雖然可以使得出水氨氮濃度降低，但是仍不能達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值（15mg/L），因此將進水流量調節到1.00 m3/h，升高溫度至27 ℃時進行試驗，以確定本工業實驗的最佳反應條件，使出水氨氮指標達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值，試驗結果見表2。

從表2可以看出，控制流量1.00 m3/h、出水溫度為27.0 ℃時，出水氨氮濃度降低為10.1 mg/L，可以達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級標準限值。實驗最終確定了該吹脫系統最佳運行參數值，即廢水進水流量1.00 m3/h，反應溫度大于27 ℃。

3 結語

高濃度氨氮廢水采用吹脫法處理，進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，當減少進水流量至1.00 m3/h，控制溫度27 ℃時，出水口氨氮濃度為10.1 mg/L，可以滿足《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中一級標準限值。工業實際應用中企業應根據原水中氨氮濃度，對系統進行調試，合理控制溫度及流量，以達到最佳的處理效果。

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