某稀土公司废水处理工艺及其效果评估

摘要：本文以利用南方离子型稀土氧化矿进行稀土分离的某稀土公司为例，对其废水的产生情况及废水的性质、类型进行了介绍，并简要说明了该稀土公司处理此类废水的处理工艺，以实际稳定运行后的监测结果对其处理效果进行了简要评估，并从实际运行费用方面评估了其经济可行性。实践证明，污水处理站自投产以来，系统运行平稳，经过处理后废水的各项指标均满足《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）。
关键词：稀土废水；废水处理工艺；预处理；效果评估
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2017）03-0139-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.03.071
Abstract： In this paper， using Southern ionic rare earth oxide ore is a rare earth rare earth separation company as an example， the type of property， production and waste water on the wastewater were introduced， and a brief description of the process of this kind of wastewater treatment process of the rare earth company， to monitor the actual stability after the operation result gives a brief evaluation of the treatment from the actual effect， and operation cost assessment of its economic feasibility. Practice has proved that since the sewage treatment plant has been put into operation， the operation of the system has been stable. After treatment， all the indexes of wastewater have met “Emission standard of pollutants for rare earths industry” （GB26451-2011）.
Keywords： Rare earth wastewater；wastewater treatment process；pretreatment；effect evaluation
自改革开放以来，我国稀土工业发展十分迅速，并取得了很大的成就。稀土用作許多重大武器系统的关键材料，同时也是很多高精尖产业所必不可少原料，稀土属于一种拥有电、磁、光和生物等不同特性的现代功能材料，近年来也非常广泛地应用在信息技术、生物技术以及能源技术等各个方面，在对传统产业（农业、建材以及化工等行业）的改造过程中发挥着非常关键的作用。但是在稀土冶炼分离时所出现的三废问题，特别是废水污染现象十分严重。国内稀土矿一般来说包含三类矿物：其一主要是氟碳铈矿和独居石矿混合矿，此类矿属于现阶段国内进行稀土提取的主要矿种；其二一般是氟碳铈矿；其三为离子型稀土矿，此类矿种为国内特有。因为三种矿物自身结构各不相同，所以在进行稀土提取时往往会形成不同的废水，所产生的废水内包含了很多有害元素，可能造成严重的水污染，对人们的生活工作造成较大影响，因此，对于稀土冶炼废水的治理就显得非常重要[1-2]。
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《国务院关于落实科学发展管加强环境保护的决定》等法律、法规和国家加强重金属污染防治工作的有关要求，保护环境，防治污染，促进稀土工业生产工艺和污染治理技术的进步，由环境保护部科技标准司组织制定了《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011），标准自2011年10月1日起实施。标准规定在任何情况下企业均应遵守此标准的污染物排放控制要求。
1 工程概况
某稀土公司利用南方离子型稀土氧化矿进行稀土分离，采用无氨氮萃取分离技术以及模糊萃取分离技术，生产单一稀土氧化物。产生的生产废水经厂区自建的污水处理站处理后达到《稀土工业污染物排放标准》后排放。污水处理站设计处理规模为2000m3/d，24小时连续运行，现有、在建工程总废水量约为930 m3/d，为设计处理规模的46.5%。
2 废水产生情况
项目生产废水主要有萃取皂化废水、洗涤酸水、萃余废水、草沉母液、碳沉母液、草沉淀洗涤水、碳沉淀洗涤水、地面冲洗废水、纯水站制备废水、锅炉废水、酸性废气净化废水等。主要废水污染源强及其典型水质见表1。
3 废水处理工艺流程
为满足环保要求，公司建立污水处理站统一处理公司现有生产废水以及全公司生活废水，经过不断优化处理工艺并根据实际情况进行调试达到了目前的稳定运行及达标排放的效果。
3.1 污水处理流程
不同车间及工艺过程产生的生产废水通过废水收集池分类收集后进入污水处理站。酸性废水首先经过石灰中和调节pH为中性，稀土氧化物项目萃余废水经隔油和超声波除油、石灰中和，然后同中性废水一起经过多级沉降、压滤、除COD、砂滤过滤、曝气处理达标后排放。
污水处理工艺介绍如下：
（1） 萃余废水的车间预处理。萃余废水含有大量氯化钠，同时含有油类、重金属，先进入车间预处理设施处理。先进入初级隔油池调节池，回收煤油、P507等，经过超声波除油进一步去除水中的悬浮态油、胶体态和溶解态油类污染物，之后加入石灰及PAM进行中和、沉淀，再经斜板沉降及板框压滤后滤渣石灰渣进入垃圾场填埋，出水自流入进入萃余出水分配池进入后续污水处理系统进一步去除COD及SS。
（2） 沉淀车间废水预处理。草酸母液的主要成分为盐酸和草酸，进入草酸母液处理系统处理，经浓缩结晶工艺（三效蒸发）回收草酸，HCl随着蒸发冷凝水带出形成回收盐酸，全部进入萃取车间和酸溶车间回用；草酸经浓缩回收后，全部回用于沉淀车间，草酸母液无外排。沉淀车间产生的碳酸沉淀洗涤废水经收集沉降后进入后续污水处理系统进一步去除COD及SS；沉淀车间产生的草酸沉淀洗涤废水经收集沉降后加入石灰及PAM进行调节，之后进入铁塔沉降，下层沉降物经板框压滤，石灰渣运至垃圾场填埋，出水进入后续污水处理系统进一步去除COD及SS。
（3） 综合废水处理。收集的萃取车间及沉淀车间预处理后的废水以及其他综合废水经收集混合后进行板框压滤，滤渣为石灰渣，运至垃圾场填埋，过滤后的废水加入除COD剂NaClO3深度去除COD，之后经砂滤过滤、曝气以及二次沉降进一步去除SS后达标排放[3]。
3.2 污水处理工艺控制点
此污水处理过程中主要工艺控制点为：
（1）萃余废水预处理时中和锅中和好后的pH要求在7～8，中和后的絮凝剂加入量为3：1000，往后续污水处理段的水，水质清澈。
（2）沉淀、高纯草酸母液、洗液和沉淀碳沉、二部废水进入澄清池时在入口都有加入絮凝剂，絮凝剂的加入量为1：1000。
（3）沉淀废水中和pH控制在6～8，中和后的絮凝剂加入量为1：1000。
（4）曝气池pH为6～8。
（5）加NaClO3除COD，COD控制量为小于30mg/L，NaClO3的加入量为根据不同时期水质COD的大小加入，一般在NaClO3与水的质量比1：500。
（6）压滤机压滤出的水要求水质清澈。
（7）控制总排口pH为6～8。
公司在污水处理站运行过程中严格控制各关键点，保证污水处理站的正常运行及达标排放。
4 污水处理工艺的处理效果评价
系统调试完毕投入运行后，经当地环保监测部门连续监测，各项指标均能达到《稀土工业污染物排放标准》。污水处理站目前已处于稳定运行状态，以近期连续两个季度的监测结果评价其污水处理效果，污水处理站出口监测结果统计及排放标准见表2。
实践证明，在正常运行条件下该污水处理工艺在技术上可以满足达标排放的要求。
5 污水处理工艺的运行费用及效益分析
5.1 环境效益
污水处理站作为该厂基础设施的一个重要组成部分，是该厂现代化管理程度的标志。同时它的兴建能使一些因环保问题而受限制发展的工业得到发展，卫生和环境的改善对于该厂的发展有很大促进作用[4]。污水处理车间运行后能有效地消减厂区周边环境的污染物排放，带来良好的环境效益和社会效益。
5.2 运行费用
（1）废水处理成本
污水处理运行总费用为：21372.5元/d，年运行300天，每年的运行费用为641.2万元，废水处理设施投资1245万元，每吨废水的处理费用为23元/m3，废水处理运行费用见表3。
5.3 废水处理产生的经济效益
（1）蒸发回收工业盐的经济效益
处理后的萃余废水、碳沉母液等，经蒸发浓缩可回收氯化钠晶体，可回收氯化钠约47t/d。
（2）回用盐酸、草酸和水的经济效益
蒸发可回收冷凝水181.2m3/d；
草酸母液回收盐酸溶液约57t/d；
草酸母液回收草酸溶液约14.4t/d；
废水处理产生的經济效益汇总见表4。
本工程废水处理每天净收益为：12331.8元/d-21372.5元/d =-9040.7元/d，企业每年投入废水处理的净投入为271.146万元。
实际的运行费用显示其年水处理费用在21372.5元/d，且由于回收氯化钠、盐酸、草酸以及水可以产生12331.8元/d的经济效益，其水处理费用为23元/m3，净费用（计入经济效益）为9.72元/m3，其经济合理，有利于长效运行。说明此污水处理工艺在经济上具有实际可行性。
6 结论
①实际运行结果表明，稀土生产废水采用分质分类处理能有效降低后续处理难度，保证废水处理稳定达标；草沉废水采用石灰沉淀法进行预处理效果明显；稀土公司萃余废水采用隔油+超声波除油+中和+斜板沉降+板框压滤作为预处理工艺，能大幅降低废水中SS及油类浓度；生产废水经处理后再采用板框压滤+深度除COD+砂滤+曝气+二次沉降作为后续处理工艺。
②污水处理站自投产以来，系统运行平稳，操作便捷，经过不断优化和调试，经过处理后的生产废水均可达到《稀土工业污染物排放标准》后排放。且其经济合理，有利于长效运行，因而认为上述工艺是实际可行、具有实践意义的。
参考文献
[1]黄晨梅.稀土废水处理技术研究[J].再生利用，2016，9（6）：42-44.
[2]林伟仲，谌建宇，陈泽涛等.某稀土厂生产废水处理工程设计[J].中国给水排水，2015，31（20）：75-79.
[3]韩正昌，刘大才，马军军等.离子型稀土冶炼萃取废水处理工艺研究[J].世界有色金属，2013，10：27-30.
[4]中华人民共和国国务院新闻办公室.《中国的稀土状况与政策》白皮书[C] 2012.
收稿日期：2017-05-14
作者简介：陈炳锋（1963-），男，大专，工程师，研究方向为环境监察。