生物制劑在鈾水冶廢水中深度除鉈的應用

陳桂蘭

（韶關市環保技術裝備發展公司，廣東 韶關 512000）

生物制劑在鈾水冶廢水中深度除鉈的應用

陳桂蘭

（韶關市環保技術裝備發展公司，廣東 韶關 512000）

鈾水冶酸性廢水經石灰乳中和處理后，鉈金屬未經氧化，其pH值大約為8，不能達到去除目的。生物制劑在廢水中和過程中，在提高pH值的條件下，能夠有效調整廢水中鉈的形態，形成穩定的配合物，達到深度去除鉈金屬的目的，使廢水達到國家地表水鉈含量＜0.1 μg/L的排放標準。

酸性廢水；鉈金屬；除鉈工藝

南方某鈾礦是20世紀60年代建設的大型采冶鈾礦聯合企業，企業水冶生產系統經歷了幾次技術改造，尤其對廢水處理系統進行了較大的變革，完善了工藝廢水處理，實現了槽式排放，并自主研發、投資建設了尾礦庫滲出水處理系統。2014年下半年由于水冶生產中礦石礦性發生變化，礦石中鉈金屬含量上升，導致水冶生產廢水中鉈含量富集、升高。針對鉈超標廢水，企業采取積極有效的應急措施，經應急處理后廢水達到環保排放要求，同時自主開展了酸性廢水除鉈研究工作。

鉈污染是由鉈或其化合物引起的環境污染。鉈對哺乳動物的毒性僅次于甲基汞，遠大于Hg、Pb、As等。毒性為氧化砷的3倍多。鉈在自然界水體中一般以一價化合物的形式存在，很難自然沉降[1]。目前采用的除鉈處理方法有活性鋁、活性炭及生物吸附劑等吸附分離法、離子交換法、飽和Nacl沉淀法、反滲透法、氧化混凝沉淀分離法等。但是，這些方法在溶液介質條件下操作過程復雜，成本高，處理規模受限制，易造成二次污染等，難以滿足廢水處理后達標排放的要求[2]。

作為一種新興的重金屬廢水處理技術，微生物處理技術利用特定的微生物對鉈的氧化還原、吸附絮凝等作用，能有效地深度處理廢水中痕量鉈，將成為除鉈創新技術廣泛應用的方法[3]。

國家重金屬污染防治工程技術研究中心開發了生物制劑深度處理廢水重金屬技術。其工藝主要利用硫桿菌復合功能菌群培養產生的代謝產物，與無機化合物通過組分設計，制備得到含有-OH、-COOH、-SH、-NH2等大量功能基因的生物制劑，可與重金屬離子配合反應，調節pH值，使金屬離子通過高效沉淀得以深度凈化。重金屬廢水生物制劑直接深度處理技術為“生物制劑配合—水解—深度脫鈣”，利用深度處理原理，針對含鉈的重金屬廢水特征、調整生物制劑的基團結構和嫁接新的基因，開發含鉈廢水處理生物制劑。該生物制劑能夠有效調整廢水和鉈的形態，并利用其功能基團與鉈形成穩定的配合物，實現鉈的深度脫除。生物制劑除鉈工藝是“酸性廢水調節pH值—生物制劑配合反應—水解沉淀深度脫鉈”。

1 廢水性質

1.1 廢水產生及處理

廢水主要來源于鈾礦水冶工藝廢水。鈾礦水冶工藝的流程為：礦石破碎—礦石硫酸浸出（堆浸、攪拌浸出）—浸出液清液離子交換吸附處理—淋洗合格液堿法沉淀。在離子交換吸附過程中，吸附排放的液體為工藝廢水，其中60%左右回用，40%左右是需處理外排的工藝廢水。這些廢水的處理流程為：氯化鋇除鐳—石灰乳中和—固液分離—槽式排放。

1.2 廢水雜質組分

鈾礦石中的金屬元素與硫酸化學反應后，溶解在硫酸液態體系中，表1是工藝廢水組分表。

廢水經已有的石灰乳中和處理后,外排廢水上述組分去除結果見表2，金屬鉈雖有降低，但仍超過《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）0.1 μg/L標準。

表1 廢水主要組分的質量濃度

表2 廢水處理后主要組分質量濃度

2 試驗方法

2.1 實驗室條件實試研究

針對現廢水處理工藝條件和生物制劑除鉈工藝的特點與要求，用NaOH溶液在攪拌條件下將廢水pH值調節至11的目標值，投入穩定劑后，再投入除鉈生物制劑，過渡后取清液分析，檢測金屬鉈含量。各取100 mL進行廢水處理，分別進行穩定劑、生物制劑反應時間相互影響的條件試驗，分析pH值對除鉈的影響。

2.2 現場擴大試驗

在進行現場擴大試驗時，用條件試驗獲取的pH值、穩定劑、生物制劑、反應時間參數，來進行驗證。試驗廢水處理采用連續作業，流量20 m3/h。攪拌中和槽規格DN1 800×2 000 mm二臺、石灰制乳槽DN1 500×1 500 mm二臺，濃密分離池DN9 000 mm一臺，箱式壓濾機二臺、槽式排放池300 m3二個，穩定劑加料桶500 L一個，生物制劑加料桶500 L一個，計量脈沖泵二臺，廢水電磁流量計二臺。

3 結果與討論

試驗廢水用15%濃度的NaOH溶液將pH值調至11，攪拌速度穩定在200 r/min，試驗溫度常溫，如不注明其他條件是先加穩定劑與后加生物制劑，間段時間為15 min，反應時間為45 min，穩定劑投加量0.5 mL/L，生物制劑投加量3 mL/L。

3.1 穩定劑對除鉈效果的影響

穩定劑對除鉈效果影響的試驗結果見表3。

從表3可以看出，穩定劑在0.3 mL/L加入量后，對除鉈影響變化很小，加入量不夠或不加入鉈去除有一定效果，但不能達到排放標準，穩定劑加入量以0.3 mL/L可獲得較好的效果。

表3 穩定劑的影響

3.2 生物制劑對除鉈效果的影響

生物制劑對除鉈效果影響試驗結果見表4。

表4 生物制劑的影響

從表4可以看出，穩定劑在0.3 mL/L條件下，生物制劑加入量在2.0 mL/L以后對除鉈效果影響不大，能滿足除鉈要求。

3.3 反應時間對除鉈效果的影響

穩定劑和生物制劑與廢水反應時間的影響實驗結果見表5。

從表5可以看出，在除鉈試劑投入完成后，反應時間從10 min到60 min對鉈去除都有明顯效果，在30 min的反應時間以上為最佳。

表5 反應時間的影響

3.4 反應pH值對除鉈效果的影響

在投加穩定劑0.3 mL/L、生物制劑2.0 mL/L，反應時間為30 min條件下，改變反應pH值試驗結果見表6。

從表6可以看出，在pH=10.0以上，除鉈有明顯效果，10.5～11.0是最佳去除鉈的堿性條件。

表6 反應pH值的影響

4 現場擴大試驗

依據條件試驗結果，擴大試驗取調節pH值在10.5～11.0，穩定劑投入量0.3 mL/L、生物制劑2.0 mL/L、反應時間30 min，結合現場條件，除鉈擴大試驗在生產流程的廢水中和后，與中和物料進入濃密機內進行，廢水中和用石灰乳和少量片堿將中和pH值提高到11左右，工藝流程如圖1所示，試驗操作和除鉈藥劑加入為連續投加，廢水處理流量恒定在20 m3/h。擴大試驗的結果見表7。

圖1 廢水除鉈工藝流程圖

表7 現場擴大試驗結果

擴大試驗取廢水原樣分析鉈含量為25.6 μg/L～26.8 μg/L，錳183 mg/L～237 mg/L，pH值為2.4～2.8。

從表7可以看出，擴大試驗結果與條件試驗結果相當，錳的去除也達到外排標準，符合《污水綜合排放標準》（GB8979-1996）中規定的小于2 mg/L限值。

5 結論

（1）鈾礦冶酸性工藝廢水中鉈金屬，可采用生物制劑深度去除，并且工藝較簡單，操作方便，可以配合石灰乳中和工藝使用，經處理后的廢水達到《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）最低0.1 μg/L限值標準。

（2）通過條件試驗和擴大試驗，經處理后的廢水中鉈金屬含量很低，投藥參數調控還有優化空間，在今后生產應用中可以進一步研究，從而降低生產成本。

1 陸少鳴，趙田甜，孟建賓.除飲用水中金屬鉈的研究[J].凈水技術，2008，27（4）：25-27.

2 陳達宇，蔡森林，涂國清，等.含鉈酸性廢水強化氧化混凝處理研究[J].安徽農業科學，2013，41（13）：5916-5918.

3 劉 娟，王 桉，解小凡，等.含鉈廢水微生物處理技術的研究進展[J].環境與健康，2015，32（2）：183-185.

Application of Biological Agents in the Deep Removal of Thallium in Uranium Smelting Wastewater

Chen Guilan
(Shaoguan Environmental Protection Technology and Equipment Development Co., Shaoguan 512000, China)

Uranium acid wastewater by neutralization with lime milk,thallium metal inoxidized around pH=8 can not achieve removal. Biological agent in wastewater neutralization process, improve the pH value, can effectively adjust the thallium form, form stable complexes,to a depth of removal of thallium metal to make the wastewater meet the national surface water content is less than 0.1 μg/L thallium emission standards.

acid wastewater; thallium; thallium removal process

X758

A

1008-9500(2017)05-0115-04

2017-02-13

陳桂蘭（1974-），女，廣東韶關人，中級化工工程師，從事化工、環保研究。