５３ 卷 ０４ 期
窦艳铭，等 稀土氨氮废水处理技术研究进展
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度、粒径、接触时间、温度、ｐＨ、交换剂的物性等。 研究表明，用沸石吸附处理稀土冶炼产生氯化铵废水
中的氨氮，效果很好，氨氮浓度由 １３ ０１３ ｍｇ／Ｌ 降至 ７ ５４７ ｍｇ／Ｌ，氨氮的去除率为 ４２％；用活化后的沸石吸附处理同样 的废水，效果更好，氨氮质量浓度由 １３ ０１３ ｍｇ／Ｌ 降至 ６ ８９６ ｍｇ／Ｌ，氨氮平均去除率为 ４７％。沸石粒径、投加量、废水 ｐＨ 对氨氮的去除效果有较大影响。沸石投加量越多、粒径越 小，氨氮的去除率越高；在氨氮废水 ｐＨ 为 ２～８ 时，ｐＨ 越 大，氨氮去除率越高。在试验用废水 ｐＨ 条件下，氨氮去除 率为 ５０％。沸石吸附处理稀土氨氮废水的最佳条件为废水 ｐＨ ７～８、沸石投加量 ６０ ｇ、沸石粒径 １．０～０．５ ｍｍ；在电动 搅拌器的作用下，以 ３００ ｒ／ｍｉｎ 的搅拌转速搅拌 １ ｍｉｎ，然后 以 ６０ ｒ／ｍｉｎ 的搅拌转速搅拌 ３０ ｍｉｎ，沉降 ３０ ｍｉｎ。离子交换 法具有投资省、占地小、操作方便、工艺简单、温度和毒物对 脱氮效率影响小的优点。但在处理高浓度氨氮废水时，必须 对原水进行预处理，处理成本高，产生的再生液必须处理， 为了防止引起二次污染，一般采用吹脱法回收的氨氮用作 氮肥。 ２．４ 化学沉淀（ＭＡＰ）法
（４）采用混合Leabharlann 理稀土氨氮废水如化学沉淀 ＋ 吹脱、吹 脱 ＋ 吸附等处理成本将降低，处理效果也较好。
（５）寻找一种能高效、经济、稳定的处理稀土氨氮废水 的方案是今后的研究方向。
（６）稀 土 氨 氮 废 水 的 处 理 过 程 中 ，应 尽 量 避 免 二 次 污 染，回收氨氮副产品，以达到清洁生产的目标。
目前，稀土氨氮废水污染问题已成为制约包头市稀土 行业发展的重要问题。笔者对稀土氨氮废水处理技术进行 了综述。
１ 稀土氨氮废水的来源
在我国，稀土初级产品加工及稀土冶炼主要在包头地 区。其生产过程：浓硫酸与白云鄂博稀土精矿混合并在焙烧 窑中焙烧使精矿分解，然后通过加碳酸氢铵、水浸，生产出 混合碳酸稀土，通过对碳酸稀土的萃取分离生产单一稀土 元素及其氧化物。在稀土产品加工过程中，使用大量的化学 试剂，由于白云鄂博矿具有放射性针和高氟元素的特点，导 致在稀土生产过程中产生大量成分复杂的污染物。
用循环冷却水系统脱氨法是利用稀土厂的冷却塔，在 冷却塔中，硝化作用为 ８０％，微生物同化作用为 １０％，解吸 作用为 １０％，３ 种作用同时进行，但以硝化作用为主［４］。用循 环冷却水系统脱氨法适宜处理低浓度的氨氮浓度废水，最 佳操作条件为温度 ２５～４０ ℃，ｐＨ ７．０～８．２，停留时间 １２．５ ｈ［５］。 该法最大优势是循环冷却水系统兼用脱氨且不需增加费用 即可使废水处理达标，具有双重效益。不足是必须定期对冷 却塔进行清洗，提高换热的效率。 ２．６ 碱性蒸氨法
朱志刚等［６］通过化学沉淀和吹脱法联合处理稀土氨氮
废水的研究表明，当 ｎ（Ｍｇ２＋）％：ｎ（ ＰＯ４３－） 为 １．０００∶０．９７５ 时，在不新增加 ＰＯ４３－ 污染物的前提下，ＮＨ３－Ｎ 的预处理 和 Ｍｇ２＋ 的去除能达到较好的效果；化学沉淀预处理后，吹 脱效果和氨氮去除效率均明显改善，同时也解决了结垢 问题。 ３ 处理方法比较
各处理方法进行了比较。
关键词：稀土；氨氮；废水；处理
中图分类号：Ｘ７０３．１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２－２０４Ｘ（２０１２）０４－００９０－０２
Ｓｔｕｄｙ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ａｍｍｏｎｉａ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＤＯＵ Ｙａｎ－ｍｉｎｇ ｅｔ ａｌ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｍｅｎｔ，Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ， Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ ０１４０１０） Ａｂａｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ａｍｍｏｎｉａ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ， ｂｌｏｗ－ｏｆｆ ｍｅｔｈｏｄ， ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｅｖｅｒａｌ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｅｔｃ． ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｒａｒｅ ｅａｒｔｈｓ；Ａｍｍｏｎｉａ；Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ；Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
２ 稀土氨氮废水的处理方法
２．１ 直接蒸发结晶法 直接加热蒸发处理，将水以蒸馏水或热水的方式循环
使用，铵盐以结晶铵的方式回收，直接蒸发结晶法只适用于 铵盐含量高的废水，且废水中杂质较少，便于回收铵盐产品［１］。 目前，工业上主要采用此方法。如包头和发稀土公司采用的 三效蒸发处理氨氮废水装置，除节约蒸汽成本，还实现了 一定的经济效益。 ２．２ 吹脱法
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文江苏，等 国外土壤侵蚀模型发展研究
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过程机理有了更为深刻的认识。土壤侵蚀的研究主要以物 理基础的过程模型为主。这类模型最早出现在 ２０ 世纪 ６０ 年代，是以物理为基础，通过结合各种数学模型和数学方 法，并利用水文、气象、水力等跨学科基本原理，将数学模型 简化，最后总结土壤侵蚀量与影响因子之间的定量关系。说 到底，这些模型只能看成是基于物理基础的数学概念模型， 还不是真正意义上的物理模型。２０ 世纪 ６０ 年代，Ｎｅｇｅｖ 提 出了基于物理过程的侵蚀模型，该模型基于土壤侵蚀发生 的过程，将降雨击溅、薄层水流泥沙输移等过程考虑在内， 但是在计算过程中却用经验关系来进行确定［８］。之后梅耶等 吸收了 Ｎｅｇｅｖ 的研究成果，在考虑到土壤侵蚀过程的基础 上于 １９６９ 年提出了产沙过程模型。２０ 世纪 ７０ 年代梅耶等 建立了细沟土壤侵蚀平衡方程，定性分析了水流分离与产 沙荷载的关系［９］。２０ 世纪 ８０ 年代至目前，很多过程模型相 继出现，以 ＡＮＳＷＥＲＳ、ＷＥＰＰ 和 ＥＵＲＯＳＥＭ 最具有代表性 ［４］。ＷＥＰＰ 水蚀模型为目前比较完备的土壤侵蚀预报模型， 它几乎涉及到侵蚀的所有过程。ＥＵＲＯＳＥＭ 模型是欧洲提 出的土壤侵蚀模型。它将土壤侵蚀分为细沟间侵蚀和细沟 侵蚀，它考虑到植被对动能的影响和岩石对降雨入渗、侵 蚀的影响。ＬＩＳＥＭ 模型是荷兰的土壤侵蚀模型，同样，它也 考虑到土壤侵蚀的各个过程，并可以完全兼容地理信息系 统的数据模拟土壤侵蚀的发生过程。
目前我国已探明稀土工业储量为 ５ ３７０ 万 ｔ，占全世界 约 ５３％，占全国稀土储量 ８１．２％的包头白云鄂博稀土工业 储量为 ４ ３６０ 万 ｔ，约占全球稀土储量的 ４３％。稀土产业为 内蒙古自治区、包头尤其我国带来巨大的资源效益，但同时 也引发了严重的环境问题。
包头市稀土精矿冶炼中年排放污水达 ２５０ 万 ｔ，其中大 部分废水经过简单处理或未经处理直接排入尾矿库。目前 国内外开发稀土后处理氨氮废水技术尚未成熟，大量含氨 氮废水未经处理直接排放，对当地生态环境构成了严重威 胁，同时也造成了水资源和氨盐的流失和严重浪费。
稀土冶炼过程中产生的氨氮废水主要有 ２ 种：①硫铵 废水：主要来源于生产碳酸稀土及稀土分离氨皂化过程，主 要污染物为硫酸铵，氨氮浓度约在 ８ ０００ ｍｇ／Ｌ，还含有大量 的 Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｌ－ 等杂质，废水的成分较复杂；②氯铵废水： 主要来源于稀土萃取的分离生产过程，主要污染物为氯化 铵，氨氮的浓度达 １０ ０００￣１５ ０００ ｍｇ／Ｌ，由于在生产过程中 所用的水为纯净水，因此废水中其他杂质很少。
由表 １ 可知，对于高浓度稀土氨氮废水，一般可采用空 气吹脱法、碱性蒸氨法、化学沉淀法进行预处理，回收氨产 品以补偿运行成本；对于中低浓度稀土氨氮废水，一般可采 用沸石吸附法和循环冷却水系统脱氨，其处理成本较低。
表 1 各种稀土氨氮处理方法比较
处理方法
氨氮去除率
应用情况
直接蒸发结晶法 ９３％￣９５％ 适用于高浓度处理，处理成本高，可回 收氨产品
吹脱法主要基于气液传质的原理，通过调节氨氮废水 的 ｐＨ 使 ＮＨ４＋ 转化为气态 ＮＨ３，然后通过大量曝气使水中 ＮＨ３ 向大气中转移，以达到去除氨氮的目的。氨吹脱主要受 气液比、ｐＨ、温度等因素影响。
研究表明，气液比、ｐＨ 和温度对氨氮去除率都有显著 的效果。最优吹脱工艺参数为气液比 ３ ０００～４ ０００，ｐＨ １２， 温度 ３５～４５ ℃，此条件下，经吹脱处理后出水氨氮浓度可 控制在 １００ ｍｇ／Ｌ 以下；采用 Ｃａ（ＯＨ）２ 来调 ｐＨ 进行吹脱，虽 然能获得相同的去除效果，但易造成结垢，影响操作，因此 不宜采用 Ｃａ（ＯＨ）２；不同浓度的氨氮废水及水质特点对氨 氮吹脱效果影响较小［２］。 ２．３ 沸石选择性离子交换法
吹脱法
９７％￣９９％ 适用于中高浓度处理，有二次污染，处 理成本较高
沸石选择性离子 约 ５０％ 交换法
投资省，运行费用略高，氨氮去除率 低，可回收氨产品，工艺简单、占地小、 操作较为方便、温度和毒物对脱氮效 率影响小的优点
化学沉淀（ＭＡＰ） 约 ９２．４％ 适用于高浓度处理，占地小，运行成本
法
高，可回收氨产品
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宁夏农林科技，Ｎｉｎｇｘｉａ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｉ． ａｎｄ Ｆｏｒｅｓ． Ｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ． ２０１２，５３（０４）：９０－９１，９３
稀土氨氮废水处理技术研究进展
窦艳铭，陈莉荣
内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古 包头 ０１４０１０
摘 要：介绍了稀土氨氮废水的来源，综述了稀土氨氮废水的处理方法，包括直接蒸发结晶法、吹脱法、化学沉淀法等，并对
天然沸石种类很多，用于去除氨氮的主要为斜发沸石， 利用斜发沸石对 ＮＨ４＋ 的强选择性，可采用交换吸附工艺去 除水中氨氮。影响斜发沸石处理效果的因素有进水氨氮浓