【文章內(nèi)容簡介】 O 4HC l 氣體HC l 氣體母液NH 4 Cl廢水濃 H 2 SO 4吸收塔 循環(huán)池 鹽酸罐 成品鹽酸干燥機分離機結(jié)晶器反應釜 圖 3－ 1 NH4Cl 制 (NH4)2SO4和鹽酸工藝流程 第 三 章 廢水處理工藝 設計思想 9 中等氨氮濃度廢水 中等 NH3N 濃度廢水主要是堿皂廢水和碳銨沉淀廢水， NH3N 濃度范圍為 2020－4000mg/L，若采取前述蒸發(fā)濃縮法回收 NH4Cl 則單位體積廢水所獲產(chǎn)品量有限， 不具備經(jīng)濟可行性。通過對這兩種廢水水質(zhì)的詳盡研究，對比氨吹脫、化學沉淀和反滲透法對這兩種廢水的 NH3N 去除效率，綜合考慮前期投入和運行費用，發(fā)現(xiàn)氨吹脫 更 適合此種廢水的處理。由于堿皂廢水產(chǎn)生于萃取工藝段，使其含有大量的萃取劑煤油和 P507，且以乳化油的形式懸浮 在 堿皂廢水中，如不對其進行預處理，不利于氨吹脫的有效進行。實驗研究發(fā)現(xiàn)堿皂廢水在酸性條件下能夠破乳，通過空氣吹脫可將煤油和 P507浮上來，因此，以沉淀工藝段產(chǎn)生的草沉母液來調(diào)節(jié)堿皂廢水的 pH 值至 2 左右，然后采用氣浮除油的方法對堿皂廢水中的煤油和 P507進行徹底去除。經(jīng)過氣浮的堿皂廢水與 碳銨洗滌廢水 混合，同時以 NaOH 或 Ca(OH)2調(diào)節(jié) pH 至 12，以沉淀重金屬離子和草酸根，對沉淀后的出水進行氨吹脫去除 NH3N，經(jīng)氨氮吹脫的堿皂廢水和碳銨沉淀廢水進入綜合集水調(diào)節(jié)池進行下一步處理 。 低濃度氨氮廢水 草酸沉淀母液和 草沉洗滌廢水 的 NH3N 濃度小于 100mg/L，而草酸和鹽酸的濃度比較高，對草酸沉淀母液以蒸餾法回收草酸及鹽酸實驗結(jié)果表明，此種廢水不具備回收的經(jīng)濟價值，草酸沉淀母液與 草沉洗滌廢水 混合后，通過向廢水中加入石灰乳調(diào)節(jié)廢水的pH 值，形成草酸鈣沉 淀，去除草酸污染，同時去除廢水中的重金屬離子 ，然后進入綜合集水調(diào)節(jié)池。 經(jīng)過上述處理，綜合集水調(diào)節(jié)池中廢水的剩余 NH3N 采用化學沉淀法去除，化學沉淀法是 通過向廢水中投加 Mg2+、 PO43， 調(diào)節(jié) pH 值為 8－ 9， 與廢水中 氨氮發(fā) 生反應，形成 磷酸銨鎂（ MgNH4PO4， MAP） 沉淀下來，從而降低水中 NH3N 濃度的方法。該方法設計 、 操作簡單， 可有效降低廢水的 NH3N 濃度。 根據(jù)實驗結(jié)果，廢水經(jīng)過化學沉淀法處理后其 NH3N 濃度 為 30mg/L 左右，此時向廢水中投加少量的 NaClO 通過折點氯化的方法即可將廢水中 NH3N 濃度 降至 1mg/L以下，完全達到排放標準的要求 。 廣東富遠稀土新材料股份有限公司生產(chǎn)廢水處理工程方案 10 一般性生產(chǎn)排水 一般性生產(chǎn)排水為設備的冷卻水、 洗滌、沖洗地面、純水制備、電滲析排出的濃縮水等，根據(jù)其水質(zhì)情況 可直接進入清水池。 深度處理 取清水池中達到 《廣東省水污染物排放限值》（ DB44/26－ 2020）第二時段一級標準的外排水進行進一步深度處理，通過二級 高壓 反滲透工藝，去除水中的 鹽度及 少量 其它雜質(zhì)， 使出水達到回用水水質(zhì)標準。針對反滲透過程產(chǎn)生的濃液，通過 蒸發(fā) 濃縮結(jié)晶 工藝回收工業(yè)鹽， 真正實現(xiàn)廢水處理過程的零排放，并 通過 回收工業(yè)鹽產(chǎn) 生經(jīng)濟 效益 ， 降低運行成本。 第 四 章 廢水處理工藝 流 程 11 第四章 廢水處理工藝流程 根據(jù)水質(zhì)水量及上述廢水處理工藝思想，稀土生產(chǎn)廢水處理工藝流程如圖 41 所示。 清水池結(jié)晶鹽濃液蒸發(fā)結(jié)晶 二級反滲透碳銨沉淀母液稀土皂廢水沉淀池1集水調(diào)節(jié)池2堿皂廢水碳銨洗滌廢水草沉洗滌廢水草沉母液草沉母液池蒸餾水2 / d338 / d7 / d38 / d31 / d332 / d綜合集水調(diào)節(jié)池 化學沉淀池回用農(nóng)用NH 4 ClNH 4 Cl 蒸發(fā)塔儲油罐油狀物污泥濃縮池 污泥壓濾機泥餅外運濾液上清液泥水混合物上清液上清液泥水混合物P AM濃氨水NaOHNaH 2 PO 4M gSO 4一般生產(chǎn)排水32 / d折點氯化池氣浮除油池1隔油池38.0m /dC a ( OH) 2氣浮除油池2沉淀池2集水調(diào)節(jié)池3集水調(diào)節(jié)池1蒸汽萃取劑回收蒸汽污泥藥劑廢水鍋爐除磷池還原池草沉洗滌廢水池中和沉淀池中和濾池1中和濾池2氨吹脫/吸 收塔圖 41 稀土生產(chǎn)廢水處理工藝流程圖 廣東富遠稀土新材料股份有限公司生產(chǎn)廢水處理工程方案 12 第五章 污染物 去除率理論分析 根據(jù)稀土生產(chǎn)廢水的水質(zhì)分析可知其主要污染物為 NH3N，其中稀土皂廢水和碳銨沉淀母液的 NH4Cl 濃度 高達 135g/L，因此，有必要分析不同廢水在各工藝段的 NH3N去除效率，對其能否達標排放進行預測，如表 5－ 1 所示。 由于稀土廢水的酸堿性很強，處理過程中需要投加大量酸堿藥劑，使廢水鹽度增高，因此對廢水處理各工藝段的 TDS進行理論分析，有利于深度處理過程反滲透工藝的設計，分析結(jié)果見表 5－ 2。 對照 《廣東省水污染物排放限值》（ DB44/26－ 2020） 第二時段一級標準要求，稀土廢水的 COD是一項重要指標，因此對 COD 在廢水處理工藝流程中的去除效果進行理論分析，如表5－ 3 所示。 表 51 各工藝段氨氮去除效果理論分析 廢水處理工藝段 集水調(diào)節(jié)池 1 NH4Cl蒸發(fā)塔 集水調(diào)節(jié)池 3 氨吹脫 /吸收塔 集水調(diào)節(jié)池 4 綜合集水調(diào)節(jié)池 化學沉淀池 折點氯化池 清水池 稀土皂廢水與碳銨沉淀母液 去除率 (%) 0 ＞ — ＞ 95%,＜ 1 mg/L ＜ 1 mg/L 濃度 (mg/L) 45000 ＜ 50 — 堿皂廢水與 碳銨洗滌廢水 去除率 (%) － 0 ＞ 200mg/L ＞70%, ＜30 mg/L 濃度 (mg/L) － 3000 ＜ 200 草沉母液與 草沉洗滌廢水 去除率 (%) 0 濃度 (mg/L) ＜ 50 一般生產(chǎn)廢水 去除率 (%) 0 － 濃度 (mg/L) ＜ － 第 五 章 污染物去除理論分析 13 表 52 各工藝段 TDS 去除效果理論分析 廢水處理 工藝段 集水調(diào)節(jié)池 1 NH4Cl蒸發(fā)塔 集水調(diào)節(jié)池 3 氨吹脫 /吸收塔 集水調(diào)節(jié)池 4 綜合集水 調(diào)節(jié)池 化學沉 淀池 折點氯 化池 清水池 稀土皂廢水與碳銨沉淀母液 去除率 (%) 0 ＞ 17670 mg/L 19870 mg/L 20200 mg/L 16400 mg/L 濃度 (mg/L) 270666 ＜ 100 堿皂廢水與 碳銨洗滌廢水 去除率 (%) － 0 － 濃度 (mg/L) － 37914 27866 草沉母液與 草沉洗滌廢水 去除率 (%) － 0 濃度 (mg/L) － 44373 一般生產(chǎn)廢水 去除率 (%) 0 － 濃度 (mg/L) 1000 － 表 53 各工藝段 COD 去除效果理論分析 廢水處理 工藝段 集水調(diào)節(jié)池 1 NH4Cl蒸發(fā)塔 集水調(diào)節(jié)池 3 氨吹脫 /吸收塔 中和沉 淀池 綜合集水 調(diào)節(jié)池 化學沉 淀池 折點氯 化池 清水 池 稀土皂廢水與碳銨沉淀母液 去除率 (%) 0 ＞ 98 85 mg/L 85 mg/L 85 mg/L 70 mg/L 濃度 (mg/L) 100 ＜ 2 堿皂廢水與 碳銨洗滌廢水 去除率 (%) － 0 0 濃度 (mg/L) － 30 30 草沉母液與 草沉洗滌廢水 去除率 (%) － 0 濃度 (mg/L) － 200 一般生產(chǎn)廢水 去除率 (%) 0 － 濃度 (mg/L) 10 － 廣東富遠稀土新材料股份有限公司生產(chǎn)廢水處理工程方案 14 第六章 單元技術詳細說明 （ 1）集水調(diào)節(jié)池 1－ 3 由于稀土生產(chǎn)工藝的特殊性，各工藝段排放的廢水性質(zhì)大不相同，對不同工藝段的生產(chǎn)廢水需采取不同的處理方法，因此對不同 廢水應該分開收集，分別處理；同時，由于生產(chǎn)的不連續(xù)性以及生產(chǎn)過程中的事故排放等原因，針對不同廢水水質(zhì)、水量設置了3 個集水調(diào)節(jié)池，其功能分別為：集水調(diào)節(jié)池 1 用于收集碳銨沉淀母液和經(jīng)除油處理的稀土皂廢水；集水調(diào)節(jié)池 2 用于均和堿皂廢水水質(zhì)以進行 氣浮處理；集水調(diào)節(jié)池 3 用于收集 碳銨洗滌廢水 和經(jīng)氣浮處理的堿皂廢水； 草沉母液池與草沉洗滌廢水池 用于均和草沉母液和 草沉洗滌廢水 水質(zhì)。 以上集水調(diào)節(jié)池均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設計停留時間及體積如下： 集水調(diào)節(jié)池 1 設計停留時間： 9h，設計體積： 118m3； 集水調(diào)節(jié)池 2 設計停留時間： 12h，設計體積： 44m3； 集水調(diào)節(jié)池 3 設計停留時間： 11h，設計體積： 89m3； 草沉母液池 設計停留時間： 15h，設計體積： 44m3； 草沉洗滌廢水池 計停留時間： 6h，設計體積： 60m3； （ 2）隔油池 稀土皂廢水中 含有大量 煤油及 P507 萃取劑 ，如不加以清除會嚴重影響后續(xù) NH4Cl蒸發(fā)濃縮所得 NH4Cl 產(chǎn)品的質(zhì)量，因此需要設置隔油池去除稀土皂廢水中的浮油， 隔油池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設計停留時間及體積如下： 設計停留時間： 16h 設計體積： 148 m3 （ 3） 氣浮除油池 1 經(jīng)過隔油池除油后的稀土皂廢水中煤油 和 P507含量大大降低，但是仍然有少量乳化油以比較穩(wěn)定的形式存在水中，故需采用氣浮的方法破壞其穩(wěn)定結(jié)構(gòu)， 徹底去除 廢水 中的煤油和 P507， 氣浮除油池 1 為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基本尺寸如下： 。 設計停留時間： 10h 設計體積： 96m3 （ 4）沉淀池 1 稀土皂廢水經(jīng)除油后與碳銨沉淀母液在集水調(diào)節(jié)池 2 混合后，由于廢水中仍然含有第 六 章 單元技術詳細說明 15 大量 金屬離子，因此需要調(diào)節(jié)廢水 pH 值，使其沉淀下來，考慮到蒸發(fā)濃縮產(chǎn)品 NH4Cl的純度，不能采用 NaOH、 Ca(OH)2調(diào)節(jié) pH 值， 必須 以 30%的濃氨水調(diào)節(jié) pH 值 ；若所得 NH4Cl 產(chǎn)品回用于礦山采礦 ，則對純度要求較低，可以采用 NaOH 調(diào)節(jié) pH 值，便于操作 。沉淀池 1 采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設計停留時間及體積如下： 設計停留時間： 7h 設計體積： 96 m3 （ 5） NH4Cl 蒸發(fā)濃縮塔 稀土皂廢水和碳銨沉淀母液中 NH4Cl 濃度達到 150g/L 左右，通過蒸發(fā)濃縮結(jié)晶的方法回收 NH4Cl 產(chǎn)品，不僅降低了廢水中 NH3N 的濃度，而且回收了有用的資源，獲得了經(jīng)濟效益。通過采取 三效錯流真空蒸發(fā) 工藝，采用高效 傳熱裝置 及熱泵 ， 提高熱效率同時降低廢水對設備的腐蝕 。由于 NH4Cl 廢水蒸發(fā)濃縮過程的強腐蝕性 ，為了防止設備腐蝕，蒸發(fā) 裝置 及管道 采用 鈦材 制作，基本尺寸如下： 設計傳熱面積： 35m2 設計體積： 20m3 （ 6） 氣浮除油池 2 堿皂廢水含有大量煤油及 P507萃取劑，且煤油和 P507萃取劑以乳化油的形式存在于廢水中，采用簡單的隔油方法難以 徹底去除堿皂廢水中的煤油和 P507，必須采用氣浮除油的方式進行油水分離。實驗研究發(fā)現(xiàn)，堿皂廢水在酸性條件易于脫穩(wěn)，而堿性條件下由于 P507與堿皂廢水中的 NH3分子發(fā)生反應而不易脫穩(wěn)去除，因此利用草沉母液的高酸性，將其引入 堿皂 廢水中，調(diào)節(jié)堿皂廢水的 pH 至 2 左右在進行氣浮，氣浮除油池 2 為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) ，基本尺寸如下： 設計停留時間： 28h 設計體積： 96m3 （ 7） 沉淀池 2 經(jīng)氣浮 除油的堿皂廢水在集水調(diào)節(jié)池 4 與 碳銨洗滌廢水 混合，由于堿皂廢水氣浮除油之前加入了草沉母液且廢水中含有一定量的重金屬離子，故需以 Ca(OH)2 將廢水 pH調(diào)至堿性，同時沉淀 C2O42－ 與重金屬離子。 Ca(OH)2加量太多會導致后續(xù)氨吹脫階段容易結(jié)垢堵塞，因此此處只加入少量 Ca(OH)2以沉淀 C2O42－ ，再以 NaOH 調(diào)節(jié) pH 值至 12以利于氨吹脫，沉淀池 2 為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基本尺寸如下： 廣東富遠稀土新材料股份有限公司生產(chǎn)廢水處理工程方案 16 設計停留時間： 12h 設計體積： 96m3 （ 8）氨吹脫 /吸收 塔 經(jīng)沉淀處理的堿皂廢水和 碳銨洗滌廢水 NH3N 濃度仍然在 3000mg/L 左右，因此需進一步處理 。通過實驗研究， 綜合比較化學沉淀、氨吹脫及反滲透等幾種 NH3N 去除方法，化學沉淀與反滲透 法 運行費用高昂 ，而氨吹脫具有脫氮效率高、操作方便及運行費用較低的特點，因此擬采用氨吹脫 脫氮工藝 ， 在吹脫塔內(nèi)填充高比表面積的鮑爾環(huán)填料，將 NH3N 濃度降低至 100mg/L 以下 。為了避免二次污染，需配備氨吸收裝置，采用 HC