高濃氨氮—重金屬復合污染物的治理，由于缺乏經(jīng)濟可行的廢水處理技術(shù)，氨氮、重金屬已成為我國水體最為突出的污染物。2011年，全國廢水中氨氮排放量為260.4萬噸，相當于水體的環(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。
國家環(huán)保部剛剛公示結(jié)束的2012年度環(huán)境保護科學技術(shù)獎公示名單中，由中科院過程工程研究所、天津大學、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”項目獲得一等獎。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)與工程示范是在國家863計劃支持下，中科院過程工程所、天津大學等研究單位聯(lián)合北京賽科康侖環(huán)保等工程實施單位，集成多項原創(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程工藝和工業(yè)化應用裝置。
中科院過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。擔任濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國家工程實驗室副主任的曹宏斌研究員，作為項目第一完成人在接受記者采訪時表示，該技術(shù)通過精餾脫氨工藝量化設計，設計制造高通量、低阻降、高分離效率、抗結(jié)垢新型塔內(nèi)件，且全過程控制自動化，實現(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害化處理難題，形成了全套具有自主知識產(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，達到國家一級排放標準（<15ppm），且處理后的氨氮污染物全部實現(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%，全過程無廢水、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30余個示范工程。
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”的絡合物復合形態(tài)存在，是典型重金屬—高濃氨氮復合污染廢水的領域。長期以來，氨氮廢水一直是制約稀土行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，同時稀土行業(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、設備內(nèi)部易結(jié)晶結(jié)垢影響操作等問題，且很難回收氨資源。
高濃氨氮廢水資源化處理技術(shù)與工程示范項目在2010年中國環(huán)境科學學會組織的成果鑒定會上，國家環(huán)境保護部金鑒明院士、南京大學張全興院士等鑒定專家對該成果給予了高度評價，鑒定委員會認定該項技術(shù)水平達到“國際領先”，并建議技術(shù)開發(fā)單位加速推廣應用，為“十二五”期間我國氨氮污染控制和總量減排貢獻更大力量。
該項目負責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、銀等國家戰(zhàn)略金屬、緊缺金屬行業(yè)建成示范工程,通過該技術(shù)解絡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，原來廢水與氨絡合而難以回收的銅、鎳、鈷等重金屬離子也通過形成氫氧化物沉淀、吸附等形式實現(xiàn)資源化回收，該技術(shù)創(chuàng)造性的實現(xiàn)了重金屬、氨氮污染物的同步資源化處理。項目運行后，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達到國家一級排放標準，既可直接排放也可回用于生產(chǎn)，實現(xiàn)了廢水的資源化處理。
目前，該項技術(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)累計達標處理廢水1000萬噸以上，減排高鹽復雜廢水超過570萬噸，氨氮約5.5萬噸，重金屬50噸，同時新增產(chǎn)值超過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，形成可實現(xiàn)污染物資源化、高值化的產(chǎn)業(yè)化平臺技術(shù)，這將為我國稀土行業(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的路徑和技術(shù)保障。
隨著環(huán)保新國標的實施，相信中科院過程所在目前氨氮廢水資源化治理項目基礎上，繼續(xù)優(yōu)化技術(shù)體系，改進核心設備設計，使高濃氨氮廢水資源化處理技術(shù)與工程示范項目在有色冶金行業(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)進一步推廣應用，不僅可大幅減少氨氮污染物排放量、改善環(huán)境。同時，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)濟效益，從而實現(xiàn)氨氮排放總量源頭減排，提供可靠技術(shù)支撐。
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