高濃氨氮—重金屬?gòu)?fù)合污染物的治理，由于缺乏經(jīng)濟(jì)可行的廢水處理技術(shù)，氨氮、重金屬已成為我國(guó)水體最為突出的污染物。2011年，全國(guó)廢水中氨氮排放量為260.4萬(wàn)噸，相當(dāng)于水體的環(huán)境容量的4倍左右，重金屬已污染近20%的耕地。對(duì)此，“十二五”規(guī)劃中明確提出，在“十二五”期間重金屬減排15%、氨氮減排10%的目標(biāo)。
國(guó)家環(huán)保部剛剛公示結(jié)束的2012年度環(huán)境保護(hù)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)公示名單中，由中科院過(guò)程工程研究所、天津大學(xué)、北京賽科康侖環(huán)保、江蘇華暉環(huán)保等單位聯(lián)合完成的“高濃氨氮廢水資源化處理技術(shù)與工程示范”項(xiàng)目獲得一等獎(jiǎng)。為備受治污困擾的有色冶金、稀土行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。
高濃氨氮廢水資源化處理技術(shù)與工程示范是在國(guó)家863計(jì)劃支持下，中科院過(guò)程工程所、天津大學(xué)等研究單位聯(lián)合北京賽科康侖環(huán)保等工程實(shí)施單位，集成多項(xiàng)原創(chuàng)性科研成果，合作研究開發(fā)出高濃氨氮廢水資源化處理的全過(guò)程工藝和工業(yè)化應(yīng)用裝置。
中科院過(guò)程工程研究所前身是中科院化工冶金研究所，是中科院近百科研院所中，面向資源高效清潔轉(zhuǎn)化等工程科技需求的研究所。擔(dān)任濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室副主任的曹宏斌研究員，作為項(xiàng)目第一完成人在接受記者采訪時(shí)表示，該技術(shù)通過(guò)精餾脫氨工藝量化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)制造高通量、低阻降、高分離效率、抗結(jié)垢新型塔內(nèi)件，且全過(guò)程控制自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)高濃氨氮廢水的資源化處理。破解了高濃氨氮廢水資源化與無(wú)害化處理難題，形成了全套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高濃氨氮廢水清潔處理工藝，使氨氮原始濃度1—70g/L的氨氮廢水經(jīng)該技術(shù)處理后，氨氮濃度可降至10ppm以下，達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)（<15ppm），且處理后的氨氮污染物全部實(shí)現(xiàn)資源化利用，用于制備高純濃氨水產(chǎn)品。氨氮污染物削減率和利用率均大于99%，全過(guò)程無(wú)廢水、廢氣、廢渣等二次污染產(chǎn)生。目前，在稀土、氮肥、有色冶金等行業(yè)建成并投運(yùn)30余個(gè)示范工程。
值得一提的是，有色冶金、稀土行業(yè)、金屬材料制備等行業(yè)的污染排放源往往以 “重金屬—氨氮”的絡(luò)合物復(fù)合形態(tài)存在，是典型重金屬—高濃氨氮復(fù)合污染廢水的領(lǐng)域。長(zhǎng)期以來(lái)，氨氮廢水一直是制約稀土行業(yè)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，同時(shí)稀土行業(yè)產(chǎn)生的氨氮廢水也是高濃氨氮廢水中最具代表性和處理難度最大的一類廢水。但稀土高氨氮高鹽廢水一直缺乏有效的處理技術(shù)。傳統(tǒng)的處理方法主要是空氣吹脫法、蒸氨法、精餾法、生物硝化—反硝化法等。然而，這些方法存在二次污染、能耗高、處理能力有限、設(shè)備內(nèi)部易結(jié)晶結(jié)垢影響操作等問(wèn)題，且很難回收氨資源。
高濃氨氮廢水資源化處理技術(shù)與工程示范項(xiàng)目在2010年中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)組織的成果鑒定會(huì)上，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部金鑒明院士、南京大學(xué)張全興院士等鑒定專家對(duì)該成果給予了高度評(píng)價(jià)，鑒定委員會(huì)認(rèn)定該項(xiàng)技術(shù)水平達(dá)到“國(guó)際領(lǐng)先”，并建議技術(shù)開發(fā)單位加速推廣應(yīng)用，為“十二五”期間我國(guó)氨氮污染控制和總量減排貢獻(xiàn)更大力量。
該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一林曉博士告訴記者，該技術(shù)已在稀土、鎳、鈷、釩、鉬、鋯、鈮、鉭、銅、銀等國(guó)家戰(zhàn)略金屬、緊缺金屬行業(yè)建成示范工程,通過(guò)該技術(shù)解絡(luò)合并深度脫除氨氮后，不僅廢水中的氨氮資源化回收為氨氮、銨鹽等產(chǎn)品，原來(lái)廢水與氨絡(luò)合而難以回收的銅、鎳、鈷等重金屬離子也通過(guò)形成氫氧化物沉淀、吸附等形式實(shí)現(xiàn)資源化回收，該技術(shù)創(chuàng)造性的實(shí)現(xiàn)了重金屬、氨氮污染物的同步資源化處理。項(xiàng)目運(yùn)行后，水中99％以上的氨被回收制備高純氨水，可回用于生產(chǎn)，降低氨原料的消耗，也可直接作為產(chǎn)品銷售。廢水處理后氨氮指標(biāo)達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，既可直接排放也可回用于生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了廢水的資源化處理。
目前，該項(xiàng)技術(shù)已在有色冶金、稀土、氮肥行業(yè)等典型排污單元建成處理規(guī)模為100—1000噸/天的示范工程30余套，為示范企業(yè)累計(jì)達(dá)標(biāo)處理廢水1000萬(wàn)噸以上，減排高鹽復(fù)雜廢水超過(guò)570萬(wàn)噸，氨氮約5.5萬(wàn)噸，重金屬50噸，同時(shí)新增產(chǎn)值超過(guò)3億元，有望成為有色冶金、材料、煤化工等行業(yè)高濃氨氮廢水處理的行業(yè)替代性技術(shù)。提出了適合于我國(guó)有色冶金、稀土行業(yè)典型高氨氮廢水的高效清潔處理技術(shù)體系，形成可實(shí)現(xiàn)污染物資源化、高值化的產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)技術(shù)，這將為我國(guó)稀土行業(yè)清潔生產(chǎn)以及行業(yè)節(jié)能減排，在源頭上提供了科學(xué)的路徑和技術(shù)保障。
隨著環(huán)保新國(guó)標(biāo)的實(shí)施，相信中科院過(guò)程所在目前氨氮廢水資源化治理項(xiàng)目基礎(chǔ)上，繼續(xù)優(yōu)化技術(shù)體系，改進(jìn)核心設(shè)備設(shè)計(jì)，使高濃氨氮廢水資源化處理技術(shù)與工程示范項(xiàng)目在有色冶金行業(yè)、食品加工行業(yè)、制藥業(yè)、印染行業(yè)、焦化行業(yè)等高濃氨氮廢水排放行業(yè)進(jìn)一步推廣應(yīng)用，不僅可大幅減少氨氮污染物排放量、改善環(huán)境。同時(shí)，資源化回收氨氮資源可大幅減少相關(guān)行業(yè)銨/氨原料的消耗量，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，從而實(shí)現(xiàn)氨氮排放總量源頭減排，提供可靠技術(shù)支撐。
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