連云港廢水處理設(shè)備技術(shù)指導(dǎo)點(diǎn)擊了解

在稀土萃取生產(chǎn)中，萃取劑經(jīng)磺化煤油等稀釋劑稀釋后，經(jīng)銨皂化和稀土皂化后，進(jìn)入萃取槽與稀土離子進(jìn)行離子交換實(shí)現(xiàn)對(duì)稀土元素的分離。在皂化過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量萃余廢水。受皂化過(guò)程中分相不和皂化后有機(jī)相水解產(chǎn)生水解產(chǎn)物導(dǎo)致親水性增強(qiáng)等因素的影響，稀土萃余廢水中常常含有一定量的油類(lèi)污染物，含量在100~300mg/L，會(huì)直接影響萃余廢水的COD（化學(xué)需氧量）含量。萃余廢水經(jīng)初步物理隔油過(guò)濾后其COD含量在1000~3000mg/L。根據(jù)國(guó)家2011年發(fā)布的《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB26451-2011）對(duì)現(xiàn)今稀土工業(yè)企業(yè)水污染物濃度限值排放要求，稀土工業(yè)企業(yè)廢水總排口中直接排放廢水中的COD值應(yīng)在70mg/L以下，間接排放中的COD值應(yīng)在100mg/L以下。經(jīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)照發(fā)現(xiàn)，萃余廢水中的油含量與COD值基本呈現(xiàn)正相關(guān)性，若要將萃余廢水中COD含量穩(wěn)定降低至70mg/L以內(nèi)，萃余廢水的含油量應(yīng)穩(wěn)定在5mg/L以內(nèi)。因此，稀土冶煉廢水深度除油是保證廢水中COD值達(dá)標(biāo)排放的關(guān)鍵。

萃余廢水中的油類(lèi)污染物組分復(fù)雜，包括殘留的有機(jī)萃取劑及其水解產(chǎn)物、稀釋劑及金屬萃合物等。這些油類(lèi)污染物以懸浮態(tài)、分散態(tài)、乳化態(tài)和溶解態(tài)等形式分布在萃余廢水中，采用單一方法很難達(dá)到深度除油的效果。不同存在形態(tài)的油去除方法不同，效果也不一樣。目前，在稀土冶煉行業(yè)針對(duì)萃余廢水的除油方法主要包括靜置隔油、氣浮破乳、藥劑凝聚、樹(shù)脂聚結(jié)、混凝沉降、高級(jí)氧化、膜過(guò)濾、活性炭（AC）材料吸附和樹(shù)脂吸附等。

1、物理化學(xué)組合法

2014年4月14日，國(guó)家發(fā)布的《稀土冶煉行業(yè)污染防治可行技術(shù)指南》（征求意見(jiàn)稿）中，對(duì)稀土冶煉廢水中有機(jī)相和COD的推薦處理技術(shù)為物理隔油+CO2或超聲氣浮破乳+中和絮凝沉降+臭氧催化氧化的物理化學(xué)組合處理工藝，處理后的廢水可實(shí)現(xiàn)COD達(dá)標(biāo)排放。但是在稀土冶煉生產(chǎn)企業(yè)實(shí)際走訪中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)企業(yè)并未采用該推薦工藝，主要原因在于該工藝的工序復(fù)雜，處理成本較高。目前，企業(yè)常采用的廢水除油工藝主要有以下兩種。

（1）萃余廢水物理隔油后與沉淀廢水混合，添加熟石灰和絮凝劑進(jìn)行中和絮凝沉降。該工藝?yán)眯跄齽?duì)油的包裹作用和與含油量較低的沉淀廢水稀釋的方式降低萃余廢水中的油含量，可以除去廢水中大部分的乳化態(tài)油，成本較低，工藝操作簡(jiǎn)便；不足之處在于渣量過(guò)多，固廢處置成本較高，且對(duì)溶解態(tài)油基本無(wú)法降解。

（2）物理隔油+芬頓氧化+活性炭吸附的組合工藝。該工藝?yán)梅翌D氧化法將油類(lèi)有機(jī)物分解成小分子后利用活性炭進(jìn)行吸附實(shí)現(xiàn)除油，除油效果較好；但是廢水中的COD并不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，原因主要在于萃取劑的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，芬頓氧化的效果具有一定的波動(dòng)性，有時(shí)候并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)萃取劑的分解。

2、膜分離法

膜分離技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，在稀土冶煉廢水方面也有所研究，同時(shí)針對(duì)其他行業(yè)廢水的深度除油，研究人員開(kāi)發(fā)了多種新型膜材料，可以為稀土冶煉萃余廢水的深度除油提供參考。

桂雙林等研究了反滲透膜對(duì)稀土冶煉廢水中氨氮、COD以及重金屬的分離效果，發(fā)現(xiàn)反滲透膜兩側(cè)壓力差在3.5~4.0MPa時(shí)，反滲透膜對(duì)氨氮和COD的平均去除率分別為73.97%和68.33%，說(shuō)明反滲透膜對(duì)廢水中的油類(lèi)大分子具有較好的截留效果；但是同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，可能由于無(wú)機(jī)鹽沉積和有機(jī)物污染等因素的影響，隨著分離時(shí)間的增加，反滲透膜出現(xiàn)了嚴(yán)重的膜污染現(xiàn)象，分離效率明顯下降。采用酸、堿和次氯酸鈉氧化的方法對(duì)膜的清洗效果均不是很理想。

張立人等分別利用原位生長(zhǎng)法/焙燒和浸漬法/焙燒工藝制備了兩種具有超親水-水下超疏油性質(zhì)的氧化鋁復(fù)合網(wǎng)膜Al2O3@Mesh-1和Al2O3@Mesh-2，并以此設(shè)計(jì)了一套連續(xù)油水分離廢水處理裝置。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Al2O3@Mesh-1和Al2O3@Mesh-2復(fù)合網(wǎng)在處理石油醚-水等油水混合物時(shí)均表現(xiàn)出優(yōu)異的分離性能，在對(duì)油相初始濃度為30%的多種油水混合物進(jìn)行分離時(shí)均具有良好的分離效果，分離效率高于99.9%；處理初始濃度低（100mg/L）的油水混合物，分離效率可以穩(wěn)定在90%以上，且連續(xù)處理12h分離效率不會(huì)下降。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)該復(fù)合網(wǎng)膜材料在實(shí)際處理包頭稀土濕法冶煉廢水時(shí)油水分離效果并不理想，主要原因在于稀土冶煉廢水成分較為復(fù)雜，容易堵塞復(fù)合網(wǎng)。

Liu等開(kāi)發(fā)了一種以銅網(wǎng)或鍍銅網(wǎng)為基材的超親水超疏油分離網(wǎng)膜，通過(guò)氫氧化鈉等堿性介質(zhì)與過(guò)硫酸鈉等氧化劑配制的特殊溶液對(duì)銅網(wǎng)進(jìn)行浸漬，調(diào)控?zé)o機(jī)納米線在銅網(wǎng)網(wǎng)絲上的生長(zhǎng)，在銅網(wǎng)網(wǎng)絲表面形成長(zhǎng)度10μm、直徑100~500nm的納米針復(fù)合結(jié)構(gòu)。含油廢水通過(guò)該膜時(shí)由于膜表面的超親水超疏油作用，油分被阻隔而水分可以透過(guò)實(shí)現(xiàn)油水分離。該分離網(wǎng)膜對(duì)油水混合物的分離效率高達(dá)99.5%，具有制備工藝簡(jiǎn)單、隔油效果好和適用各種含油廢水的優(yōu)點(diǎn)，可以為稀土冶煉萃余廢水的深度除油提供技術(shù)參考；但是也存在無(wú)機(jī)納米線在網(wǎng)格基材絲線上的生長(zhǎng)調(diào)控困難、油水混合物中存在大分子金屬萃合物容易堵膜等問(wèn)題需要解決。

3、樹(shù)脂吸附法

樹(shù)脂吸附材料具有吸附量高和可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于廢水中乳化態(tài)和溶解態(tài)油的去除效果尤為顯著，在萃余廢水除油中也有所應(yīng)用。同時(shí)，研究人員針對(duì)濕法冶煉含油廢水的特點(diǎn)，對(duì)樹(shù)脂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，開(kāi)發(fā)了一種有針對(duì)性用途的特殊樹(shù)脂。

朱玉紅等總結(jié)了傳統(tǒng)除油工藝的不足，以鈷萃取段產(chǎn)生的硫酸鎳、氯化鐵和氯化鈷料液為實(shí)驗(yàn)原水，選擇了CN-01凝膠型吸附樹(shù)脂用于萃余料液和反萃液的深度除油，經(jīng)過(guò)小試和近一年的連續(xù)運(yùn)行，取得了較好的深度除油效果，除油后料液平均油含量小于3mg/L，樹(shù)脂吸附后的有機(jī)萃取劑可返回生產(chǎn)線重復(fù)利用。稀土和鈷均使用冶煉工藝相近的P507串級(jí)萃取體系，萃余料液和廢水中油分組成基本相同，CN-01吸附樹(shù)脂對(duì)稀土冶煉萃余廢水的深度除油具有較高的可行性。

等分析了濕法冶煉含油廢水的組成及特性，以苯乙烯為主要單體，二乙烯苯為交聯(lián)劑，在特殊致孔劑的存在下，通過(guò)引入特定的功能基團(tuán)進(jìn)行自由基懸浮聚合的方式合成了一種ORZ特種吸附除油材料，具有除油效果好、吸附效率高和易解吸再生等優(yōu)點(diǎn)。該方法在一些鈷冶煉企業(yè)已經(jīng)有了工業(yè)化應(yīng)用，在鈷冶煉萃取萃余廢水及料液中均取得了較好的除油效果，對(duì)應(yīng)油含量一般可以降至5mg/L以下。經(jīng)ORZ材料吸附除油處理后的硫酸銨產(chǎn)品品質(zhì)有了明顯提升，而且該材料并不會(huì)對(duì)無(wú)機(jī)物進(jìn)行吸附，不會(huì)造成有價(jià)元素的流失，特別適合稀有金屬等高價(jià)元素的產(chǎn)品料液除油處理。在實(shí)際的廢水除油中試試驗(yàn)中，將稀土冶煉萃余廢水經(jīng)物理隔油預(yù)處理后，連續(xù)通過(guò)裝載了ORZ特種除油材料的吸附柱進(jìn)行除油處理。試驗(yàn)結(jié)果表明，萃余廢水經(jīng)物理隔油后殘留油含量在100mg/L左右，經(jīng)吸附處理后的出水可以穩(wěn)定在5mg/L以下，甚至可以達(dá)到1mg/L以下，出水COD值可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；ORZ材料吸附飽和后在一定酸度下用乙醇解吸可再生利用。該材料是一種循環(huán)可再生的特種除油材料，其解吸劑乙醇也可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)再生利用，回收率超過(guò)95%，符合環(huán)保治理資源化的發(fā)展方向，是當(dāng)前最有望應(yīng)用于稀土冶煉萃余廢水深度除油的新型聚合物材料。

等利用天然牛角瓜中的綠色復(fù)合纖維（GCF）與聚醚砜、聚偏氟乙烯和聚乳酸等通過(guò)串聯(lián)冷凍溶劑替代法開(kāi)發(fā)了一種可生物降解的泡沫狀吸油材料——聚乳酸-牛角瓜纖維泡沫（PCF），冷凍后的泡沫材料具有更大的孔隙和更好的力學(xué)性能，能在185kPa的高壓環(huán)境中保持材料的結(jié)構(gòu)完整性。該材料對(duì)油的吸附能力高達(dá)48.3g/g，經(jīng)10次反復(fù)吸附-解吸循環(huán)后，PCF材料對(duì)煤油的吸附率仍高達(dá)88.1%，可以為以磺化煤油為稀釋劑的稀土冶煉萃取體系的萃余廢水處理提供參考。

4多級(jí)冷凍法

對(duì)于稀土冶煉萃余廢水這類(lèi)高鹽、高濃度有機(jī)物的廢水，李曉洋等提出了一種有機(jī)物去除和脫鹽處理的新型工藝——多級(jí)冷凍法。該方法通過(guò)多級(jí)冷凍的方式，利用結(jié)冰相在結(jié)冰過(guò)程中對(duì)鹽分和有機(jī)物的排斥效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和鹽分從上層冰體到水相的擴(kuò)散轉(zhuǎn)移，從而降低了上層冰體重的鹽分和有機(jī)物含量。通過(guò)模擬高鹽、高濃度廢水冷凍實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，初始COD為55690mg/L的廢水經(jīng)六級(jí)冷凍后，有機(jī)物的去除率為99.1%；同時(shí)該方法對(duì)廢水中的氨氮和總氮也有一定的去除效果。雖然受到能源成本等問(wèn)題的制約，該工藝目前工業(yè)化的可能性不大，但是作為一種新型廢水處理思路具有很好的借鑒意義。

連云港廢水處理設(shè)備技術(shù)指導(dǎo)點(diǎn)擊了解

5、改性活性炭吸附

活性炭材料是廢水處理中應(yīng)用較為廣泛的一種傳統(tǒng)吸附材料，具有設(shè)備投資少、工藝操作簡(jiǎn)單、可吸附各種形態(tài)油等優(yōu)點(diǎn)，在稀土冶煉廢水處理中也有多年的應(yīng)用，缺點(diǎn)在于無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)萃余廢水的深度除油，導(dǎo)致廢水COD含量不達(dá)標(biāo)，無(wú)法滿足廢水達(dá)標(biāo)排放的要求。造成這些缺點(diǎn)的原因主要有以下3點(diǎn)。

（1）普通活性炭是一種非極性大分子，其表面存在羧基和羥基等極性官能團(tuán)，但數(shù)量較少，而萃余廢水又含有部分極性較強(qiáng)的金屬萃合物及有機(jī)相水解產(chǎn)物等親水性物質(zhì)。

（2）普通活性炭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中雖然微孔、中孔和大孔孔徑都有，但主要由微孔組成，大孔孔徑數(shù)量少且大小相對(duì)固定，其孔徑-孔容狀況決定了對(duì)被吸附物質(zhì)的吸附能力。萃余廢水中的油相分子鏈較長(zhǎng)，形成的金屬萃合物分子直徑較大，在吸附過(guò)程中無(wú)法進(jìn)入活性炭孔隙中被吸附。

（3）活性炭的吸附選擇性較差，對(duì)水的接觸角在50°左右，在吸附油類(lèi)物質(zhì)的同時(shí)也會(huì)吸附纖械鈉淥鶚衾胱櫻嬖諼驕赫?

活性炭的改性是通過(guò)對(duì)活性炭表面的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行針對(duì)性的改良，使其變成一種特定的吸附材料。王倩雯等針對(duì)濕法冶金高鹽廢水中有機(jī)物的去除問(wèn)題，將椰殼活性炭用硝酸預(yù)處理后通過(guò)氧化鐵負(fù)載改性得到Fe/AC材料，改性后的活性炭比表面積和孔容均有所增大。以廢水中COD為考查指標(biāo)進(jìn)行改性前后活性炭的吸附實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同等投加量條件下，鐵負(fù)載改性活性炭對(duì)濕法冶金高鹽廢水中的COD去除率提高了25%；雖然該改性活性炭對(duì)廢水進(jìn)行吸附處理后，COD并未實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，但改性后活性炭吸附能力的大幅提高說(shuō)明通過(guò)特殊改性的方法提高活性炭對(duì)稀土冶煉萃余廢水的除油性能具備較高的可行性。

盧建波等研究了兩種不同材質(zhì)的活性炭經(jīng)氧化改性后對(duì)鎳電解液的凈化除油效果：將果殼和椰殼活性炭經(jīng)鹽酸浸漬預(yù)處理后，漂洗至中性后干燥，再利用H2O2對(duì)兩種活性炭材料進(jìn)行氧化改性得到相應(yīng)的兩種改性活性炭材料AC1和AC2。紅外光譜表征發(fā)現(xiàn)，二者表面的羥基和羧基特征峰強(qiáng)度明顯增大，表明過(guò)氧化氫改性可以提高活性炭表面羥基和羧基等極性官能團(tuán)的數(shù)量。改性后果殼活性炭和椰殼活性炭與水的接觸角分別由124°、111°降低至104°、86.1°，提高了活性炭的親水性，有助于提高廢水中乳化油與改性活性炭材料的接觸概率，提高對(duì)油的吸附性。在填充柱高度20cm、直徑2.8cm的吸附柱中，以流速4mL/min的流速將金川公司含油量為24.8mg/L的鎳電解液進(jìn)行過(guò)柱吸附處理，出水含油量可降至1mg/L以下。該改性活性炭對(duì)含鎳電解液可以達(dá)到深度除油的效果，凈化除油效果受填料高度和流速的影響，椰殼活性炭改性的凈化除油效果要優(yōu)于果殼活性炭。

地方政府一號(hào)工程責(zé)任書(shū)要求，外排污水主要指標(biāo)要達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，其中COD≤40mg/L，而現(xiàn)外排水COD平均濃度47mg/L，COD濃度超過(guò)50mg/L情況時(shí)常發(fā)生。出水懸浮物濃度變化較大，對(duì)COD濃度產(chǎn)生明顯影響。

2、提標(biāo)改造采取的過(guò)渡工藝

2.1 工藝選擇

在水處理領(lǐng)域，吸附法主要用于脫除水中微量污染物，常作為二級(jí)處理后的深度處理手段。經(jīng)過(guò)調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，最終選擇采用活性焦吸附處理工藝作為煉油含鹽污水提標(biāo)處理的過(guò)渡措施。

2.2 活性焦吸附處理工藝

2.2.1 活性焦特點(diǎn)

活性焦是以褐煤為主要原料研制出的一種外觀呈暗黑色的多孔含碳物質(zhì)，是沒(méi)有得到充分干餾或活化的活性炭類(lèi)吸附劑?；钚蕴孔鳛橐环N優(yōu)良的多孔炭質(zhì)材料，其較大孔容及比表面積，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于水中有機(jī)污染物的吸附。但活性炭生產(chǎn)成本高，大大限制了其適用范圍。與活性炭相比，活性焦原料易得，價(jià)格低，機(jī)械強(qiáng)度高，具有非常大的研究潛力?；钚越贡Ａ袅嘶钚蕴课叫阅芰己?，化學(xué)性能穩(wěn)定，能夠再生可重復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)，成為替代活性炭的新型吸附材料。

2.2.2 處理技術(shù)原理

吸附有交換吸附、物理吸附和化學(xué)吸附3種基本類(lèi)型?；钚越购突钚蕴康奈皆砘鞠嗤?，吸附機(jī)理也基本相同。與活性炭相比，活性焦比表面積小，強(qiáng)度較大，具有物理和化學(xué)的穩(wěn)定性。

活性焦表面有較為發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，雖然比表面積相對(duì)較小，但單位面積吸附能力與活性炭相當(dāng)?；钚越贡砻嬗蠧—C、C—O、CO、COOH及TT—TT等5種官能團(tuán)。對(duì)污水中有機(jī)物的吸附以化學(xué)吸附為主，可通過(guò)氫鍵相互作用吸附廢水中含有一OH、一COOH、一NH2的有機(jī)物，還可通過(guò)靜電引力吸附去除Ca2+、Mg2+、NH4+。活性焦表面官能團(tuán)和內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，特別適合于廢水中大分子污染物的吸附和生物膜的生長(zhǎng)。廢水中可溶性有機(jī)物分子量大小不一，活性焦孔徑分布與可溶性有機(jī)物的分子量大小相匹配，因此具有較髙的吸附率和脫除效率。

利用活性焦吸附處理難降解廢水已得到廣泛應(yīng)用，全坤等匯總分析，活性焦作為活性炭的替代品，能夠吸附去除大分子難降解有機(jī)物，已廣泛應(yīng)用煤化工、石油、印染等難生物降解有機(jī)物廢水的處理。采用活性焦吸附與超濾膜組合工藝進(jìn)行市政污水處理廠二級(jí)出水深度處理多有實(shí)釀?dòng)谩?/span>

2.3 處理工藝流程

2.3.1 處理工藝

曝氣生物濾池(BAF)池出水通過(guò)進(jìn)水水泵輸送進(jìn)人活性焦吸附塔。污水從活性焦吸附塔底部進(jìn)入，從活性焦吸附塔頂部管道收集排出，匯人到原排放池達(dá)標(biāo)排放。過(guò)濾吸附塔裝有活性焦，當(dāng)污水流經(jīng)活性焦床層后，水中的污染物被活性焦截留，實(shí)現(xiàn)污染物與水體分離。

2.3.2 吸附塔反洗

每天使用達(dá)標(biāo)水反向進(jìn)水沖洗進(jìn)行初步脫除，產(chǎn)生的泥水混合物排到污水池沉淀，視進(jìn)水SS確定反洗時(shí)間。吸附飽和后進(jìn)行再生。

2.3.3 活性焦再生

吸附飽和的活性焦通過(guò)給料系統(tǒng)輸送到活性焦再生爐進(jìn)行熱再生，熱再生后的活性焦進(jìn)入冷卻槽中冷卻后進(jìn)人活性焦輸送槽，再送人吸附塔中使用。