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        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

        2022-10-21 04:44:52飛,盧
        世界有色金屬 2022年15期
        關(guān)鍵詞:稀土礦尾水凈水

        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,將氨氮尾水處理達到《離子型稀土礦山開采水污染物排放標準》(DB361016-2018)一級標準后排放。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入中間水池,底泥揚送至壓濾機進行壓濾,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)進行硝化,硝化模塊包括生物接觸填料、曝氣風(fēng)機、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、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)測達標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

        為分析凈水站達標排放情況以及主要污染物的處理效率,對各凈水站的進、出口水質(zhì)進行了監(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、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值可從進水<6調(diào)至排水6-9之間;懸浮物、化學(xué)需氧量進水濃度本來就很低,排水濃度普遍高于其進水濃度,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99.88%。

        表2 各凈水站氨氮處理效率

        環(huán)評報告給出的進水濃度氨氮為400mg/L,要求處理后水質(zhì)達到《離子型稀土礦山開采水污染物排放標準》(DB361016-2018)一級標準,即氨氮排放標準為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到了99.88%,滿足環(huán)評要求。

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

        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斷面氨氮濃度達標外,其他監(jiān)測斷面的氨氮濃度均超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類標準,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)量標準》(GB3838-2002)Ⅲ類標準。各凈水站下游斷面的化學(xué)需氧量均達到地表水Ⅲ類標準。

        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,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準限值,氨氮濃度明顯降低,區(qū)域地表水水質(zhì)進一步改善。

        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,將氨氮尾水處理達到《離子型稀土礦山開采水污染物排放標準》(DB361016-2018)一級標準后排放。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。

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