北京赛科康仑公司的有色冶金废水z资源化处理与工程应用文章.doc

有色冶金行业的氨氮废水资源化治理技术及工程应用摘要：本文针对有色冶金行业的废水特性，对目前的处理技术进行简述和对比，提出了一种强化热解络合-精馏技术对氨氮废水进行资源化处理，其关键设备具有抗堵性高，操作全自动化等特点，并在有色冶金行业建立了多套示范工程，氨氮污染物削减率高达99%，资源回收率大于99%，可高效回收浓度为16%以上的氨水，为企业解决氨排放问题的同时带来一定的经济效益。关键词：有色冶金 ；氨氮废水；资源化通讯联系人：王波邮箱：前言：近年来，随着人口的日益膨胀和工农业的不断发展，水环境污染事故频频发生，对人、畜构成严重危害。2011年全国氨氮排放总量为260万吨，超过环境6倍。有色冶炼工业过程排放的含氨废水是污染水体并造成水体中氨氮浓度持续增加的主要排放源。对比在河流、湖泊等层次上进行的氨氮污染修复，从生产源头减少氨氮生产、提高生产过程的氨循环利用率，以及提高企业污水处理氨氮的脱除效率，不但大大降低治污成本，而且可以减少氨资源的消耗，是现阶段我国氨氮污染治理的主要手段。为满足公众对环境质量要求的不断提高，国家对氨氮排放指标制订了越来越严格的排放标准，“十二五”规划中，氨氮指标继COD之后，成为又一项约束性控制指标。研究开发经济、高效的氨氮废水处理处理技术已成为水污染控制工程领域研究的重点和热点。1、 有色冶金废水处理现状简述有色冶金行业的工业过程中，氨进入废水大途径主要有两种：首先是在资源加工过程中，资源中的氮以氨的形式进入废水；其次，氨作为一种价格低廉但性能优良的中和剂，被广泛在行业应用，但是大部分氨最终并未进入产品，而是进入废水。有色冶金工业过程产生的氨氮废水中所含氨氮浓度很高，从每升几千毫克到超过几万毫克，且废水中盐度很高、含毒性重金属离子种类多且含量高。目前针对有色行业的高浓度氨氮废水治理的技术，总体概括有生物脱氮、空气吹脱、蒸发结晶、化学沉淀、折点氯法、离子交换等。其中生物脱氮具有技术成熟，处理成本低等特点，由于生物无法在高盐、高浓度重金属环境中生长，且不能有效的将氨氮资源和有价值的重金属资源化，因此不适合处理行业废水；空气吹脱法是应用较多，通过调节废水p H值，使氨氮离子转化为氨氮水合分子态，然后大量曝气，促使氨氮污染物向空气中转移，到达去除水体中氨氮污染的目的，但此法很难达将氨氮处理达到国家排放标准，且容易造成二次污染，氨氮与重金属无法资源化回收；蒸发结晶法目前也有较广泛应用，其处理能耗很高，吨水消耗蒸汽200-1000公斤，不但无法实现重金属与氨氮的深度分离，而且氨氮难以达标，无法有效回收适用于企业生产适用的氨氮资源，同时设备易结垢堵塞；折点氯化法处理低浓度氨氮废水效果好，但要防止二次污染产生; 膜法回收氨氮废水虽然效果较好，但运行成本较高，处理量有限。综上所述，传统的氨氮废水处理技术去除效率均不是很理想，且资源化回收能力不高，同时会造成大量的人力物力及能源消耗，处理成本高，企业环保负担重。2、 中科院过程所重金属-高浓度氨氮废水资源化处理集成技术中国科学院过程工程研究所“湿法冶金清洁生产技术国家过程实验室”是我国专门从事矿物资源利用领域清洁生产研究的国家级科研机构，在国内率先提出了“源头治理”、“废弃物资源化”和“废水零排放”的三废治理模式。在废水治理方法上，彻底改变传统“达标排放”的环境治理模式，通过开发新工艺、新过程或新设备，最大限度地从废水中回收资源，并最大可能开发废水零排放的工艺技术，使治理过程具有环境-经济双重效益。针对有色冶金行业废水水质特点，北京赛科康仑环保科技有限公司与中科院过程工程研究所，联合技术攻关，开发出了针对性行业废水水质特点的剂强化热解络合-精馏技术资源化处理集成技术，并建立相关示范工程14余套，基本工艺流程如下图1：含重金属氨氮废水碱中和过滤热解络合精馏过滤器重金属泥达标水排放或蒸发脱盐重金属泥换热阻垢分散剂浓氨水强化解络合药剂图1药剂强化热解络合精馏技术处理含重金属氨氮废水的工艺流程该集成工艺是废水首先经过碱（如果回收重金属则加NaOH，如果除氟则加石灰）调节，调节p H的同时脱除水中大部分重金属离子，或氟离子、硫酸根离子等，物理分离颗粒物后再向废水中添加阻垢分散剂，预热后进入精馏塔在强化解络合药剂的作用下进行热解络合精馏，脱氨水与原水换热后继续利用过滤设备回收解络合的重金属氢氧化物，净化水达标排放或继续回收盐，塔顶冷凝液得到16%以上的高纯浓氨水直接回用于生产。该集成技术中的核心环节包括：废水中重金属与氨氮的络合与解络、精馏塔内件、阻垢分散技术、过程动化控制技术等。其中精馏塔本技术的核心设备，项目组采用流体力学计算、三维模拟等技术手段，开发适合处理有色冶金行业废水的核心设备如图2所示，具有操作弹性大，抗堵塞、节能等优点。图2 高性能强化精馏设备研发流程该技术处理含重金属氨氮废水的氨氮污染物削减率、资源利用率大于99%，2010.12中国环境学会科技成果组织金鉴明院士、张全兴院士等鉴定专家对该技术进行鉴定，鉴定意见为：“总体技术达到国际先进水平，其中高浓度氨氮废水处理精馏塔抗堵塞集成技术和资源化处理效果达到国际领先水平”。该技术还获得2012年国家环保科技进步一等奖，2013年环境友好型产品技术奖、2014年国家国家技术发明奖二等奖等奖励。 针对有色冶炼行业高氨氮废水的特点，在关键技术、重要装备、技术集成和工程示范等不同层面开展研究，在氨介质循环利用、抗阻垢、自动化运行等关键技术和关键设备上取得了突破，开发出高通量、低阻降、高分离效率、抗结垢新型塔内件，耐高温、高碱阻垢剂，脱氨工艺优化与集成等系列工艺。3、 工程应用情况目前，针对有色冶金行业在铜（稀贵湿法工段）、镍、钴、稀土、锆、钒、钼、铌钽、银、电池新材料、化工催化剂等有色冶炼、加工行业建立十余套示范工程，投运项目全部实现氨氮和重金属达标。在实现氨氮废水高处理效率、高资源回收率的同时，针对有色冶金行业氨氮废水水质情况，逐步优化工程技术： 完成高通量、抗结垢塔内件设计研制；完善不同行业氨氮废水的设备、材质选型数据库 ；提高系统抗冲击性 （原始废水浓度、水量等指标在设计值50-120%内均可正常运行）；操控系统自动化升级 已投运的工程运行至今，核心塔设备均一次开车成功、从未出现故障停车事故，解决了传统蒸氨塔稳定性差、易堵塔停车的问题，最早投运的示范工程已连续稳定运行7年多。所建工程累计减排或达标处理工业废水超过400万吨，回收氨/铵资源5万多吨、镍钴钼钒等金属化合物3500吨。经过数十套工程应用，该技术同传统技术相比较具有以下优点，如表1所示：表1 不同氨氮废水处理效果比较解络合精馏空气吹脱蒸氨直接蒸发生物法氧化除氮磷酸铵镁法离子交换处理水平最低10 mg/L 优于国家一级排放标准80-200 mg/L不达标100-300 mg/L不达标200-600mg/L不达标不能处理高浓氨氮废水不达标35-70mg/L不达标不达标运行成本低高很高很高低高一般高蒸汽消耗低吨废水130kg高高很高动力消耗低很高低低高药剂消耗（碱耗除外）无无，部分工艺有添加剂无无低高一般高（需用酸）运行稳定性连续稳定稳定二次污染无高（氨蒸汽）高（氨蒸汽）高（氨蒸汽）低（COD不达标）低高（大量固废）高（解析浓液含高盐、杂离子）资源回收效果高（16%高纯氨水或铵盐）低（吸收为较低浓度氨水）低（吸收为较低浓度氨水）无无无无无占地小一般较大小大小一般一般备注氨氮转化为高纯浓氨水产品氨氮转为气相污染物，刺激性气味、操作环境差蒸汽消耗大氨氮转为气相污染物，蒸汽消耗大处理范围有限、总氮超标氨氮转为N2氨氮进入固相，若含重金属将形成二次危废解吸液难以利用，含多种阳离子、盐浓度高4、结语与展望通过上述对各种废水防治方法的简述，以及对新技术的介绍，结合