申請日2013.12.18
公開(公告)日2015.06.24
IPC分類號C02F9/04; C22B59/00; C22B3/04; C02F1/44
摘要
一種離子型稀土礦徑流廢水的綜合處理方法，包括徑流廢水的預(yù)處理、一級膜分離、二級膜分離和稀土回收等步驟。本發(fā)明的方法具有分離精度高、耐強酸強堿、濃縮倍數(shù)高等優(yōu)點，可實現(xiàn)稀土資源的近百分百回收，氨氮資源的高效回用，出水氨氮含量極低的顯著效果。
權(quán)利要求書
1.一種離子型稀土礦徑流廢水的綜合處理方法，其特征在于，包括以下步驟：
A、徑流廢水的預(yù)處理
將徑流廢水導(dǎo)入徑流廢水預(yù)處理系統(tǒng)，通過過濾或沉降加過濾的方法處理徑流 廢水，截留物回到徑流廢水預(yù)處理系統(tǒng)的進口，透過液進入下一步驟;
B、一級膜分離
將步驟A的透過液導(dǎo)入一級膜分離系統(tǒng)，一級膜濾出液進入下一步驟，一級膜 濃縮液進入步驟D;
C、二級膜分離
將步驟B的一級膜濾出液導(dǎo)入二級膜分離系統(tǒng)，二級膜濃縮液回到一級膜分離 系統(tǒng)或直接作為浸礦配液回用，二級膜濾出液作為礦山淋洗水、生活用水回用，或 直接排放;
D、稀土回收
將步驟B的一級膜濃縮液導(dǎo)入稀土回收系統(tǒng)，采用下列兩種方案之一回收稀 土：
方案一，向濃縮液中直接加入稀土沉淀劑NH4HCO3，以沉淀出碳酸混合稀土， 上清液余留NH3-N，可作為稀土浸礦配液回用于稀土礦山;
方案二，將濃縮液導(dǎo)入三級膜分離系統(tǒng)，進一步濃縮2～5倍，再向三級膜分離 系統(tǒng)的濃縮液中加入稀土沉淀劑NH4HCO3，上清液作為浸礦配液回用于稀土礦山， 濾出液回到一級膜分離系統(tǒng)或作為浸礦配液回用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一級膜分離系統(tǒng)包括阻垢 劑加藥裝置和一級膜分離裝置，步驟A的透過液先導(dǎo)入阻垢劑加藥裝置，再導(dǎo)入一 級膜分離裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述二級膜分離系統(tǒng)控制出水 氨氮濃度小于15mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方案一和方案二中稀土沉 淀劑NH4HCO3的加入量為混合稀土質(zhì)量濃度的1.5～4.0倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A中所述徑流廢水預(yù)處理 系統(tǒng)采用浸沒式超濾、外置式超濾或絮凝沉降+介質(zhì)過濾器/保安過濾器過濾。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟B中所述一級膜分離系統(tǒng) 采用反滲透膜或納濾膜，膜元件為卷式、中空纖維式、管式或板式，對氯化鈉截留 率為90-99%，操作壓力控制在0.5～7Mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C中所述二級膜分離系統(tǒng) 采用反滲透膜，膜元件為卷式、中空纖維式、管式或板式，對氯化鈉截留率為 90-99%，操作壓力控制在1.5～3.5Mpa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟D中所述三級膜分離系統(tǒng) 采用納濾膜，膜元件為卷式、中空纖維式、管式或板式，膜孔徑為0.001～0.01μm， 操作壓力控制在0.5～5Mpa。
說明書
離子型稀土礦徑流廢水的綜合處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及三廢處理和綜合利用，尤其涉及一種離子型稀土礦徑流廢水的綜 合處理方法。
背景技術(shù)
離子型稀土礦的開采相繼經(jīng)歷了池浸、堆浸、原地浸出工藝的改革歷程，浸 礦過程中均需加入大量硫酸銨作為浸礦劑，長期以來，池浸、堆浸工藝遺留的尾礦， 以及現(xiàn)有原地浸礦礦體中都殘存了大量的硫酸銨(或部分氯化銨)，經(jīng)雨水沖刷 淋濾、遷移至地表水，造成其中NH3-N含量嚴(yán)重超標(biāo)(排放標(biāo)準(zhǔn)為NH3-N含量 <15mg/L)，且含一定量稀土。以往由于濫采濫挖現(xiàn)象屢禁不止，離子型稀土礦徑 流廢水作為歷史遺留問題，長久以來被忽視，未采取有效措施進行治理。
目前，對于氨氮的去除方法已發(fā)展了很多種，如微生物法、人工濕地法、沸 石離子交換法、磷酸銨鎂沉淀(MAP)法、氨氮吹脫法、吸附法、折點氯化法等。 其中微生物法存在細菌活性易受溫度、碳源供給等外界因素影響，氨氮處理指標(biāo)不 穩(wěn)定;人工濕地法占地面積大，且易造成二次污染;沸石離子交換法的交換劑再生 比較復(fù)雜;氨吹脫法和磷酸銨鎂沉淀法的去除效果雖好，但存在一定的局限性，其 中氨吹脫法經(jīng)氫氧化鈣調(diào)pH易產(chǎn)生結(jié)垢影響操作，磷酸銨鎂沉淀法的藥劑消耗量 大，處理成本高;吸附法要求廢水中的鹽分含量低，否則處理效果差且難達排放要 求;折點氯化法適宜于高鹽度、低有機物的氨氮廢水。
綜上所述，處理氨氮廢水的傳統(tǒng)方法普遍存在對廢水水質(zhì)的要求高，適應(yīng)性 差等局限性，只能實現(xiàn)對氨氮的去除效果，并不能回收氨氮，更不能回收高價值的 稀土資源。
膜分離法作為21世紀(jì)的一項高新技術(shù)，存在自動化程度高，操作穩(wěn)定，占地 面積小，易集成、成本控制靈活，對很多鹽類物質(zhì)均有很好的截留脫除效果，可實 現(xiàn)資源化綜合利用等眾多優(yōu)勢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種離子型稀土 礦徑流廢水的綜合處理方法。
本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種離子型稀土礦徑流廢水的綜合處 理方法，包括以下步驟：
A、徑流廢水的預(yù)處理
將徑流廢水導(dǎo)入徑流廢水預(yù)處理系統(tǒng)，通過過濾或沉降加過濾的方法處理徑流 廢水，截留物回到徑流廢水預(yù)處理系統(tǒng)的進口，透過液進入下一步驟;
B、一級膜分離
將步驟A的透過液導(dǎo)入一級膜分離系統(tǒng)，一級膜濾出液進入下一步驟，一級膜 濃縮液進入步驟D;
C、二級膜分離
將步驟B的一級膜濾出液導(dǎo)入二級膜分離系統(tǒng)，二級膜濃縮液回到一級膜分離 系統(tǒng)或直接作為浸礦配液回用，二級膜濾出液作為礦山淋洗水、生活用水回用，或 直接排放;
D、稀土回收
將步驟B的一級膜濃縮液導(dǎo)入稀土回收系統(tǒng)，采用下列兩種方案之一回收稀 土：
方案一，向濃縮液中直接加入稀土沉淀劑NH4HCO3，以沉淀出碳酸混合稀土， 上清液余留NH3-N，可作為稀土浸礦配液回用于稀土礦山;
方案二，將濃縮液導(dǎo)入三級膜分離系統(tǒng)，進一步濃縮2～5倍，再向三級膜分離 系統(tǒng)的濃縮液中加入稀土沉淀劑NH4HCO3，上清液作為浸礦配液回用于稀土礦山， 濾出液回到一級膜分離系統(tǒng)或作為浸礦配液回用。
所述一級膜分離系統(tǒng)包括阻垢劑加藥裝置和一級膜分離裝置，步驟A的透過液 先導(dǎo)入阻垢劑加藥裝置，再導(dǎo)入一級膜分離裝置。
所述二級膜分離系統(tǒng)控制出水氨氮濃度小于15mg/L。
所述方案一和方案二中稀土沉淀劑NH4HCO3的加入量為混合稀土質(zhì)量濃度的 1.5～4.0倍。
步驟A中所述徑流廢水預(yù)處理系統(tǒng)采用浸沒式超濾、外置式超濾或絮凝沉降+ 介質(zhì)過濾器/保安過濾器過濾。
所述超濾的膜元件為中空纖維、管式或板式，膜孔徑為0.02～1μm，操作壓力 為0.01～1Mpa。超濾膜為高分子材料膜或無機材料膜，所述高分子材料選自聚醚砜、 聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯 或聚酰氨中的一種或幾種的混合物;所述無機材料選自三氧化二鋁、二氧化鋯、二 氧化鈦、不銹鋼、合金、鎳合金或碳化硅中的一種或幾種的混合物。
所述絮凝沉降的絮凝劑為鋁鹽類、鐵鹽類，所述介質(zhì)過濾器為石英砂過濾器。
所述預(yù)處理截留物中除懸浮物含量比預(yù)處理系統(tǒng)進水高外，其他水質(zhì)指標(biāo)基本 與預(yù)處理系統(tǒng)進水相同，所以可返回蓄水池繼續(xù)沉降除去懸浮物再進入預(yù)處理系 統(tǒng)。
所述預(yù)處理裝置在進水濁度>55NTU情況下，其濾出液可實現(xiàn)濁度<1NTU， 完全能夠滿足反滲透膜或納濾膜的進水水質(zhì)要求。
步驟B中所述一級膜分離系統(tǒng)采用反滲透膜或納濾膜，膜元件為卷式、中空 纖維式、管式或板式，對NaCl的截留率為90-99≥%，操作壓力控制在0.5～7.0Mpa。 一級膜濃縮液中稀土回收率為95.0～99.5%，NH3-N回收率為80～95%，濃縮倍數(shù)為 10～20倍。
步驟C中所述二級膜分離系統(tǒng)采用反滲透膜，膜元件為卷式、中空纖維式、 管式或板式，對NaCl的截留率為99.0～99.5%，操作壓力控制在0.5～7.0Mpa。對氨 氮的截留率在80～95%。經(jīng)過步驟C的處理，最終濾出液NH3-N含量為1～3mg/L， 完全符合NH3-N含量<15mg/L的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。
步驟D中所述三級膜分離系統(tǒng)采用納濾膜，膜元件為卷式、中空纖維式、管 式或板式，膜孔徑為0.001～0.01μm，膜截留分子量為100～1000MWCO，膜件為卷式、 中空纖維式或管式，膜孔徑為0.001～0.01μm，操作壓力控制在0.5～5.0Mpa，對稀 土的截留率在95.0～99.5%。
步驟B、C、D所用的膜材料為聚醚砜、聚砜、芳香性聚砜、聚偏氟乙烯、聚 氯乙烯、聚酮、聚醚酮、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚酰氨中的一種或幾種的混合物制 成的卷式膜或中空纖維膜。
本發(fā)明的方法具有以下的優(yōu)點和特點：
1)可回收稀土，一級膜分離系統(tǒng)對稀土的濃縮倍數(shù)為10～20倍，稀土回收率 近乎100%;
2)可回收硫酸銨(或氯化銨)，其回用率可達到90%以上;
3)可回收水資源�？苫厥諒U水中90%以上的水，出水水質(zhì)可優(yōu)于自來水的水 質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可作為稀土礦山淋洗水、生活用水回用。
4)滿足出水的氨氮達標(biāo)排放。出水NH3-N含量為1～3mg/L，遠遠低于15mg/L 的排放標(biāo)準(zhǔn)。
