钼精矿冶金工艺中的废水治理技术(2)

(1)预处理除油除COD

酸沉母液、酸分解废水、萃余液和洗水混合后进入隔油槽隔除悬浮油，出水进入气浮机去除残余的分散油，气浮除油的机理是通过向含油废水中通入空气使水中产生微气泡（有时还需加入浮选剂或混凝剂），将污水中粒径为0.25～25μm的浮化油、分散油或水中悬浮颗粒附在气泡上，随气泡一起上浮到水面实现油的分离。气浮机出水剩余有机物主要为溶解性的有机物，加入芬顿试剂进一步氧化降解，出水COD小于300mg/L。芬顿反应机理是亚铁离子催化过氧化氢产生羟基自由基的反应，羟基自由基氧化性极强，氧化难降解的有机物。羟基自由基可以通过夺氢，亲电加成和电子转移快速与各种有机污染物进行反应，使污染物被氧化成CO2、H2O和无机小分子等[8]。

表3 预处理除油除COD工序前后水质对比

从表3中可以看出，废水经预处理除油除COD工序处理后，COD由1196mg/L降至300mg/L，COD去除率为74.92%，除油除COD效果非常显著，氧化出水进入高效脱氨工序。

(2)高效脱氨

氨氮废水的传统处理方法包括氨吹脱法、化学沉淀法、折点加氯法、离子交换法和生物硝化—反硝化法[9-13]。氨吹脱法基本原理是将废水调节至碱性，废水中的离子态氨转化为分子态氨，然后通入空气将氨吹出[14]。吹脱法主要优点是设备简单，但也存在很多的问题；①氨资源无法有效回收，形成二次废气污染；②脱氨效率有限，出水氨氮无法达标；③在吹脱的过程中需要大量空气，动力消耗大，运行成本高[15]。折点加氯法是将一定量的氯气或次氯酸钠投入到废水中，当加入的量达到某一个值时，废水中的氯值较低，氨氮的值趋于零，当继续投加氯气过量时，水中的游离氨含量上升，这一点为折点，此时刚好所有氨氮被氧化为氨气[16]。折点加氯法原理简单、反应速度快、氨氮去除效果好，但仅适用于中低浓度的氨氮废水，对于高氨氮浓度废水，Cl2的需求量大，药剂费用高，并且在反应的过程中还会产生氯的副产物，容易造成二次污染[10]。离子交换法处理氨氮废水的过程中，氨氮吸附是结合化学吸附、物理吸附和离子交换共同作用的[17]，特点是工艺简单、占地面积小、投资少、操作简单方便、毒物和温度对脱氨的影响较小，比较适合处理中低浓度的废水，在处理高浓度氨氮废水时，需要对吸附剂进行多次再生，操作困难，再生周期频繁，运行成本高，回收的铵溶液中杂质也较多，无法实现资源化利用[18]。与折点氯化法相同，化学沉淀法仅适用于低浓度氨氮废水，对于高浓度氨氮废水，其药剂投加量大，运行成本高，资源无法合理回收，产生的沉淀物为固废甚至危废，进一步增加处理成本。而生物硝化-反硝化法因生物菌无法在高盐体系中存活，而不适用于高氨氮和高盐废水[12]。

与以上几种脱氨技术不同，中科院过程工程研究所开发的加碱强化热解络合汽提精馏脱氨技术是一种经济高效的氨氮废水处理技术[19]，该技术是通过汽提精馏法，采用低压蒸汽和加碱强化热解络合技术，将氨氮以浓氨水的形式进行回收，并实现脱氨后出水氨氮达标（＜10mg/L），尤其适用于高浓度氨氮废水的无害化和资源化处理[20]，工艺流程如图3。

图3 加碱强化热解络合汽提精馏脱氨工艺

如图3所示，高浓度氨氮废水先加碱调节pH，预热后进入精馏塔，塔釜通入低压饱和蒸汽，由于氨比水易挥发，在蒸汽的作用下废水中更多的氨进入气相，并与上一层塔板流下的液体建立新的气液平衡，经过多次气液相平衡后，塔顶气相中的氨浓度被提高到设计要求，并由塔顶进入塔顶冷凝器冷凝，冷凝液部分回流到塔顶，部分作为产品回收（氨水中NH3≥15%）；随着氨不断挥发，精馏塔内下降废水中的氨浓度越来越低，到塔釜时废水中的氨浓度已降低到排放要求（氨氮≤15mg/L）。

由加碱强化热解络合汽提精馏脱氨工艺可知，为保证脱氨达标，废水在脱氨前必须先加碱将废水中的铵根离子全部转为为氨分子，不同pH时废水中氨分子摩尔百分比见表4。

表4 不同pH时废水中NH3摩尔百分比

从表4中可看出，当pH为酸性时，废水中NH3比例极少，随着废水pH的升高，NH3占全部氨氮的摩尔百分比不断增大，当pH＞10时，废水中NH3比例超过80%，pH＞12时，NH3比例超过99.8%。所以，为保证脱氨达标，废水pH需调节至12以上[21]。由于上述混合废水为强酸性且氨氮含量高，若用氢氧化钠溶液调节pH，碱液消耗巨大，吨水碱液消耗超过700元，运行成本极高。而如果用石灰调节废水pH，则吨水石灰消耗仅80元，运行成本节省了80%以上，同时石灰调节过程还可以将废水中的硫酸根去除，起到废水脱盐的作用。

文章来源：《冶金管理》 网址: http://www.yjglzz.cn/qikandaodu/2020/0806/353.html