南方某稀土礦山氨氮尾水治理項目技術方案及效果分析

張 飛，盧 麗

(中鋁環保節能科技（湖南）有限公司，湖南 長沙 410019)

離子型稀土礦因中重稀土含量高、放射性低、配分齊全等特點，成為我國極其重要的戰略資源[1]。離子型稀土礦的開采主要采用硫酸銨原地浸出工藝[2]，其原理是通過硫酸銨溶液與礦物上的稀土離子發生離子交換反應來提取稀土離子[3]。在浸礦過程中浸礦液滲漏，或者浸礦結束后礦體內部殘留的氨氮在降雨情況下被淋溶出來，會進入周邊水體環境、土壤環境。過量的氨氮會造成水體富營養化、農作物減產或死亡，最終也可能影響人體健康[4]。

目前對于稀土礦山尾水的處理仍存在處理難度大、成本高等問題，傳統治理氨氮污染的工藝需要結合新技術，彌補不足與缺陷，才能更有效地消除稀土尾水的危害。

1 項目概況

南方某稀土企業對其所屬的4個礦區采用原地浸礦工藝進行開采，該礦山于2018年閉礦，但各礦區仍存在含氨氮的尾水。經監測，尾水中氨氮濃度可高達400mg/L。

2020年9 月，中央環保督察組指出稀土礦山開采后續污染防治措施不到位，存在水環境污染問題。為落實上述問題整改，改善區域水環境質量，企業決定采取有效的凈化處理技術對稀土礦山含氨氮尾水進行攔截凈化處理。

項目采用“物化法預處理+生物硝化+MBR膜分離”工藝，將氨氮尾水處理達到《離子型稀土礦山開采水污染物排放標準》（DB361016-2018）一級標準后排放。主要工程內容為：每個礦區建1座凈水站，共建設4個凈水站，每個凈水站處理規模為500m3/d。該項目已于2022年3月完成竣工環境保護驗收。

2 氨氮廢水處理技術方案

各凈水站處理工藝相同。

（1）各礦區尾水自流至各凈水站旁邊的蓄水池，蓄水池為礦山原有設施。蓄水池內設潛污泵，將池內的水提升至各凈水站進行處理。潛污泵由液位和PLC控制系統聯鎖控制。

（2）尾水先進入中和反應槽中，在中和反應槽中投加混合堿，采用計量泵自動投加混合堿進入中和槽，調節pH值，在中和反應槽內混合堿與廢水充分反應。中和反應后自流至絮凝沉降槽。在絮凝沉降槽內加入PAM，絮凝沉降槽的上清液自流進入中間水池，底泥揚送至壓濾機進行壓濾，濾液返回中間水池中，泥餅最終裝袋外運處置。

（3）中間水池內設置轉移泵將水揚送至一體化氨氮廢水處理設備，在一體化氨氮廢水處理設備內進行硝化，硝化模塊包括生物接觸填料、曝氣風機、生物制劑的投加、碳酸鈉的投加、曝氣管等功能。

（4）經一體化氨氮廢水處理設備內硝化模塊去除氨氮后自流進入后續MBR膜分離模塊，MBR膜分離模塊內設置MBR膜、污泥排泥泵、污泥回流泵、MBR膜抽吸泵、曝氣風機、MBR膜反洗水泵、清水池、反洗加藥系統、液位傳感器等。

（5）出水經監測達標后排放至附近自然水體，并計量。

3 治理效果分析

3.1 凈水站調試運行效果

為分析凈水站達標排放情況以及主要污染物的處理效率，對各凈水站的進、出口水質進行了監測，連續監測2天，每天監測4次。監測結果如表1所示。

表1 各凈水站進、出口水質監測結果

（1）污染物處理效率分析。從監測結果來看，pH值可從進水＜6調至排水6-9之間；懸浮物、化學需氧量進水濃度本來就很低，排水濃度普遍高于其進水濃度，主要原因可能是出水中含有硝化模塊及MBR膜分離模塊未完全沉降及分離的污泥。

氨氮處理方面，1號凈水站可將氨氮濃度從227mg/L降至0.14mg/L，處理效率99.94%；2號凈水站可將氨氮濃度從105mg/L降至0.21mg/L，處理效率99.8%；3號凈水站可將氨氮濃度從64mg/L降至0.12mg/L，處理效率99.79%；4號凈水站可將氨氮濃度從161mg/L降至0.08mg/L，處理效率99.95%。各凈水站對氨氮的平均處理效率高達99.88%。

表2 各凈水站氨氮處理效率

環評報告給出的進水濃度氨氮為400mg/L，要求處理后水質達到《離子型稀土礦山開采水污染物排放標準》（DB361016-2018）一級標準，即氨氮排放標準為15mg/L，據此計算可知環評要求的氨氮處理效率應為96.25%，本項目實際氨氮處理效率達到了99.88%，滿足環評要求。

（2）污染物達標排放分析。通過表1可知，各凈水站出水pH、氨氮、懸浮物、化學需氧量均達到了《離子型稀土礦山開采水污染物排放標準》（DB361016-2018）一級標準，其中氨氮排放濃度可達到1mg/L以下，遠低于DB361016規定的15mg/L標準值。

3.2 環境質量影響分析

為評價項目實施對區域地表水環境的改善情況，對區域地表水環境質量進行監測。監測斷面位置見表3及圖1，監測結果見表4。

表3 地表水環境質量監測斷面一覽表

圖1 地表水系及監測斷面示意圖

表4 驗收階段地表水水質監測結果

根據監測結果，并結合項目環評階段的地表水水質調查結果，可得出以下結論：

（1）驗收監測期間，2號凈水站下游500m斷面比上游100m斷面的氨氮濃度略高，原因可能是2號凈水站下游500m河段內有多戶居民點，有生活污染源匯入而影響水質。除2號凈水站外，其他凈水站排水口下游水質普遍比上游好，說明各凈水站的水質凈化效果明顯，改善了區域地表水水質。

（2）項目實施后，區域河流對應斷面水質明顯好于實施前的水質。

驗收監測期間（2021年12月）。除3號凈水站排口下游500m斷面氨氮濃度達標外，其他監測斷面的氨氮濃度均超過《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類標準，其中1號、2號及4號凈水站排水口下游斷面氨氮濃度在21.4mg/L -92.8mg/L之間。

除1號凈水站下游500m斷面pH超過9外，其余監測斷面的pH值為6-9，滿足《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類標準。各凈水站下游斷面的化學需氧量均達到地表水Ⅲ類標準。

環評階段（2020年11月）。位于各凈水站下游的監測斷面中氨氮均出現超標，氨氮濃度范圍為7.89～187mg/L，區域地表水pH大多呈酸性。

表5 項目實施前后區域地表水環境質量對比

對比本次驗收期間和原環評階段的監測數據，可知本項目實施后水中的酸堿度趨于標準限值，氨氮濃度明顯降低，區域地表水水質進一步改善。

4 結論

項目采用“物化法預處理+生物硝化+MBR膜分離”工藝，將氨氮尾水處理達到《離子型稀土礦山開采水污染物排放標準》（DB361016-2018）一級標準后排放。該工藝對稀土礦山氨氮尾水處理效果良好，可將氨氮排放濃度降低至1mg/L以下，氨氮處理效率達到了99.88%；本項目的實施明顯改善了周邊水體環境質量。從處理效率來看，該工藝技術在國內稀土氨氮尾水治理方面處于領先水平，值得復制和推廣。