周今华
江西挺进环保科技有限公司 341000
摘要:本文介绍了稀土矿区尾水渗滤处理，其次讲了领域技术现状和发展趋势，最后详细说明了技术经济效益分析进行分析,希望对今后稀土矿区尾水渗滤液的处理提供参考。
一、项目背景
我国是世界上稀土资源最丰富的国家，储量和产量占世界第一位。尤其离子吸附型稀土是我国宝贵的、稀缺的、重要的、有限而不可再生的战略资源，具有中重稀土元素含量高、提取工艺简单和放射性低等特点，是高新技术领域的重要支撑材料。目前开采工艺是原地浸矿工艺，该工艺较好地解决了池浸和堆浸工艺存在的一系列问题，使资源综合回收率提高到 70 %以上，且基本不破坏地表植被，实现了离子型稀土资源的“绿色开采”，是目前唯一可行的离子型稀土开采工艺。但是该工艺也存在严重的水环境污染问题。由于矿山地质环境复杂，虽然采取了防渗措施，采矿注液后溶矿剂仍会渗漏到自然水体中，导致矿区小流域地表水氨氮和总氮严重超标，并且对下游江河、湖泊和饮用水源造成污染。
1.1 项目的目的
有效的控制赣南区域稀土矿区小流域尾水污染的趋势，使区域水体环境得到改善，水体水质达到稀土工业污染物排放标准要求，生态环境整体状况明显改善。
二、相关领域技术现状和发展趋势
根据近年来的水质监测数据和相关的排放标准，赣南区域稀土矿区小流域尾水需要处理的主要污染物为氨氮，氨氮排放值60~110 mg/L。氨氮去除方法很多，主要可分为物理化学法、生物处理法和生态处理法，后两类技术还可进行反硝化脱氮。
2.1 .1物理化学法
物理化学法包括折点氯化法、磷酸氨镁法等，此外，针对中浓度的氨氮废水，设计了膜分离浓缩原水、之后吹脱回收氨氮的工艺流程，即膜分离+吹脱法等。
2.1.2折点氯化法
折点氯化法是将氯气或次氯酸钠通入废水中将废水中的氨氮氧化成氮气的化学脱氮工艺。此法反应速度快，需要设备少，受温度影响较小，但是处理成本高，而且不能使硝态氮达标排放。
2.1.3磷酸铵镁化学沉淀法
铵根离子的某些复盐难溶于水，如MgNH4PO4（MAP）、MnNH4PO4、ZnNH4PO4、NiNH4PO4等。利用这些复盐将氨氮以沉淀的形式从水中去除。但该方法不仅处理费用很高，而且处理效果不稳定，不能去除硝态氮，必须与其他工艺结合，适用性差。
2.1.4 膜分离+吹脱法
该方法是通过膜分离将废水分为达标排放的清水和浓缩液两部分，然后对浓缩液中的氨氮进行吹脱。该方法不仅处理费用很高，而且不能去除废水中的硝态氮，还需要采用生化法对浓缩液进一步处理。
吹脱法适用于高浓度氨氮废水的处理。高浓度废水经吹脱处理后，仍含有较高的氨氮（高于100 mg/L），对硝态氮的去除效果很差，因而常与其它工艺结合使用。
综上所述，物理化学法主要应用于高浓度氨氮废水，限制这些方法推广应用的缺点主要包括能耗高、化学试剂消耗量大、反应条件苛刻等，在处理中、低浓度氨氮废水中很少采用。更为重要的是，反渗透+吹脱法和磷酸铵镁化学沉淀法不能使氨氮降低到15 mg/L以下，并且对硝态氮没有去除功能。
因此，对于中低氨氮浓度的稀土矿区尾水处理，仍然需要考察常用的生物处理技术和生态处理技术，以确定合适的生物、生态处理技术与折点氯化结合使用。
2.1.5 生物处理技术
如前所述，这类技术工艺是通过硝化菌的代谢作用将氨氮氧化成硝态氮或亚硝态氮，然后，通过反硝化菌将硝态氮和亚硝态氮还原成N2。硝化菌的繁殖生长需要利用CO2，反硝化菌的代谢繁殖则需要大量有机物。但地浸稀土矿区尾水中的CO2含量严重不足，而且几乎不含有机物，因此需要添加相关物质。另外，硝化反应还需要充足的氧气供应。
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生物处理技术类应用较多的脱氮工艺主要是A2O工艺，其特点是采用强动力曝气供氧，且需要大比例回流，能耗大。该工艺设备复杂，故障率高，而且需要精通污水处理工艺和设备维修的专业人员进行设备维护保障，才能使设备持续稳定运行。因此这类技术运行费用较高。
对稀土矿区尾水而言，好氧段废水中需要添加有机物，通过有机物的矿化产生CO2，以促进硝化（氨氧化）反应，也可以直接添加CO2，但供氧曝气将使大量CO2被吹脱，利用率很低。此外，缺氧段需要消耗大量有机碳，以促进反硝化反应。这些附加费用很大，致使其处理成本超过3元/吨。此外，该类方法还会产生大量污泥等二次污染物。
曝气生物滤池是具有生物氧化和截留悬浮固体一体的污水处理工艺，与普通活性污泥法相比，具有有机负荷高、占地面积小、不会产生丝状菌膨胀、氧传输效率高等优点。但是曝气生物滤池滤料粒径较大，而赣南区域稀土矿区流域尾水水质清澈、基本不含SS和有机物，曝气生物滤池生物膜比重较小，易脱落，挂膜不稳定。更重要的是，对于稀土矿区尾水而言，上述A2O工艺面临的问题，曝气生物滤池同样存在。因此，常规生物处理工艺不适用于稀土矿区尾水的处理。
2.1.6地下渗滤处理技术
渗滤技术由渗滤处理单元组成，由散水层进入由挂膜滤料构成的好氧硝化层，在此层废水向下渗滤的过程中带正电铵根离子通过滤料和生物膜的吸附作用，吸附在滤料和生物膜上，待好氧硝化层落干后，通过间歇性通入适量的空气为硝化菌提供氧气。在缺氧条件下，通过添加有机碳源进行反硝化脱氮，反硝化反应产生的二氧化碳可以为硝化菌生长繁殖提供足够的无机碳源。
2.3.3 技术特长
渗滤系统在投资、运行费用、管理简便、出水水质、对周围环境的影响等方面具有明显优势，而且占地面积适中，对于赣南区域稀土矿区流域尾水是一种非常理想的处理工艺。单级渗滤耦合系统是在稀土尾水排放现场开展了近一年小试研究的基础上，通过不断优化工艺，而开发的小流域稀土尾水处理新技术。该技术工艺成熟稳定，而且具有用地面积适中、投资低、运行费用低，出水水质好、不排放污泥等综合优势。
三、技术关键
3.1 技术关键
技术关键主要体现在以下几点：
（1）采用落干期短时通风供氧模式，曝气成本和氧气传导利用方面更具经济优势。
（2）使硝化作用和反硝化作用耦合，利用反硝化反应为硝化菌的繁殖生长持续性提供无机碳源和碱度，减少了有机碳源和碱度的成本投入。
（3）选用比表面积更大滤料作为生物载体，单位体积滤料表面形成更多生物膜结构。
（4）采用地埋式结构保温效果好，其次在冬天低温情况下，通风供氧系统调节通风温度，使得生物膜能够维持较高活性。
（5）在保证渗透率的前提下，增加渗滤层的厚度，提高土地利用率。
（6）使用灵活：单系统的日处理能力六百吨，可并联至数万吨处理量。
（7）滤料层结构稳定性强，日常管理维护工作强度低，大大减少了维护成本。
四、技术、经济效益分析
4.1 项目的技术社会效益与经济效益分析
4.1.1经济效益
由于处理过程对原水中的稀土也有浓缩作用，可以将原水中低浓度的稀土浓缩到便于回收的浓度，稀土回收价值还可抵扣部分废水处理费用，因此该处理系统运行费用实际低于2.85元/吨。
本项目是以改善和提高生态环境质量为目的，通过尾水处理及循环利用，提高排污标准。
4.1.2环境效益
该项目赣南区域稀土矿区尾水渗滤处理耦合技术研究与开发的建设是改善生态环境，保障人民身体健康，造福社会的环境保护工程，工程效益主要为环境效益。
由于稀土采矿生产过程中产生的废水中悬浮物、氨氮等均严重超标，如不经处理直接排放，将严重影响周围环境，本项目建成日处理3500 m3的尾水处理站，处理后出水水质达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）排放标准。
工程建成运行后，其环境效益如下：
1、本项目进行赣南区域稀土矿区流域尾水收集处理，减少了废水及污染物排放量。
2、极大改善环境生态质量，保护了县城饮用水源，保障了县城群众的饮水安全，为群众日常生活带来良好的生存环境。
4.1.3社会效益评价
该赣南区域稀土矿区流域尾水收集处理其本身并不产生直接的经济效益，其效益主要体现在环境效益和社会效益。项目的建设通过改善环境，提高环境水平，改善矿区流域的水质，避免和减轻尾水排放对周边生产及其国民经济发展所造成的经济损失等，所产生的间接经济效益将是巨大的。体现在：有利于改善投资环境、吸引外资、发展城市经济；增加农业的产量；提高农副产品和工业产品质量；改善周围群众的生存环境等方面。
【结束语】??
前人的研究结果已证实高级氧化法在废水处理中的实用性，并在水处理领域展示了广泛的应用前景。国内近年来也应用高级氧化过程应用领域已扩展到稀土矿区尾水渗滤液浓缩液中难降解的持久性有机污染物，并取得不错的效果。
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[3]曹国凭.我国垃圾渗滤液处理现状及处理技术进展河北联合大学学报2016.13
[4]孙雨清.赵俊.垃圾渗滤液反渗透浓缩液处理技术综述山西建筑2015.3
论文作者:周今华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/8
标签：稀土论文; 矿区论文; 技术论文; 工艺论文; 生物论文; 废水论文; 碳源论文; 《防护工程》2018年第18期论文;