生物制劑在鈾水冶廢水中深度除鉈的應(yīng)用

陳桂蘭

（韶關(guān)市環(huán)保技術(shù)裝備發(fā)展公司，廣東 韶關(guān) 512000）

生物制劑在鈾水冶廢水中深度除鉈的應(yīng)用

陳桂蘭

（韶關(guān)市環(huán)保技術(shù)裝備發(fā)展公司，廣東 韶關(guān) 512000）

鈾水冶酸性廢水經(jīng)石灰乳中和處理后，鉈金屬未經(jīng)氧化，其pH值大約為8，不能達(dá)到去除目的。生物制劑在廢水中和過程中，在提高pH值的條件下，能夠有效調(diào)整廢水中鉈的形態(tài)，形成穩(wěn)定的配合物，達(dá)到深度去除鉈金屬的目的，使廢水達(dá)到國(guó)家地表水鉈含量＜0.1 μg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)。

酸性廢水；鉈金屬；除鉈工藝

南方某鈾礦是20世紀(jì)60年代建設(shè)的大型采冶鈾礦聯(lián)合企業(yè)，企業(yè)水冶生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)歷了幾次技術(shù)改造，尤其對(duì)廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行了較大的變革，完善了工藝廢水處理，實(shí)現(xiàn)了槽式排放，并自主研發(fā)、投資建設(shè)了尾礦庫(kù)滲出水處理系統(tǒng)。2014年下半年由于水冶生產(chǎn)中礦石礦性發(fā)生變化，礦石中鉈金屬含量上升，導(dǎo)致水冶生產(chǎn)廢水中鉈含量富集、升高。針對(duì)鉈超標(biāo)廢水，企業(yè)采取積極有效的應(yīng)急措施，經(jīng)應(yīng)急處理后廢水達(dá)到環(huán)保排放要求，同時(shí)自主開展了酸性廢水除鉈研究工作。

鉈污染是由鉈或其化合物引起的環(huán)境污染。鉈對(duì)哺乳動(dòng)物的毒性僅次于甲基汞，遠(yuǎn)大于Hg、Pb、As等。毒性為氧化砷的3倍多。鉈在自然界水體中一般以一價(jià)化合物的形式存在，很難自然沉降[1]。目前采用的除鉈處理方法有活性鋁、活性炭及生物吸附劑等吸附分離法、離子交換法、飽和Nacl沉淀法、反滲透法、氧化混凝沉淀分離法等。但是，這些方法在溶液介質(zhì)條件下操作過程復(fù)雜，成本高，處理規(guī)模受限制，易造成二次污染等，難以滿足廢水處理后達(dá)標(biāo)排放的要求[2]。

作為一種新興的重金屬?gòu)U水處理技術(shù)，微生物處理技術(shù)利用特定的微生物對(duì)鉈的氧化還原、吸附絮凝等作用，能有效地深度處理廢水中痕量鉈，將成為除鉈創(chuàng)新技術(shù)廣泛應(yīng)用的方法[3]。

國(guó)家重金屬污染防治工程技術(shù)研究中心開發(fā)了生物制劑深度處理廢水重金屬技術(shù)。其工藝主要利用硫桿菌復(fù)合功能菌群培養(yǎng)產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，與無(wú)機(jī)化合物通過組分設(shè)計(jì)，制備得到含有-OH、-COOH、-SH、-NH2等大量功能基因的生物制劑，可與重金屬離子配合反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH值，使金屬離子通過高效沉淀得以深度凈化。重金屬?gòu)U水生物制劑直接深度處理技術(shù)為“生物制劑配合—水解—深度脫鈣”，利用深度處理原理，針對(duì)含鉈的重金屬?gòu)U水特征、調(diào)整生物制劑的基團(tuán)結(jié)構(gòu)和嫁接新的基因，開發(fā)含鉈廢水處理生物制劑。該生物制劑能夠有效調(diào)整廢水和鉈的形態(tài)，并利用其功能基團(tuán)與鉈形成穩(wěn)定的配合物，實(shí)現(xiàn)鉈的深度脫除。生物制劑除鉈工藝是“酸性廢水調(diào)節(jié)pH值—生物制劑配合反應(yīng)—水解沉淀深度脫鉈”。

1 廢水性質(zhì)

1.1 廢水產(chǎn)生及處理

廢水主要來(lái)源于鈾礦水冶工藝廢水。鈾礦水冶工藝的流程為：礦石破碎—礦石硫酸浸出（堆浸、攪拌浸出）—浸出液清液離子交換吸附處理—淋洗合格液堿法沉淀。在離子交換吸附過程中，吸附排放的液體為工藝廢水，其中60%左右回用，40%左右是需處理外排的工藝廢水。這些廢水的處理流程為：氯化鋇除鐳—石灰乳中和—固液分離—槽式排放。

1.2 廢水雜質(zhì)組分

鈾礦石中的金屬元素與硫酸化學(xué)反應(yīng)后，溶解在硫酸液態(tài)體系中，表1是工藝廢水組分表。

廢水經(jīng)已有的石灰乳中和處理后,外排廢水上述組分去除結(jié)果見表2，金屬鉈雖有降低，但仍超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）0.1 μg/L標(biāo)準(zhǔn)。

表1 廢水主要組分的質(zhì)量濃度

表2 廢水處理后主要組分質(zhì)量濃度

2 試驗(yàn)方法

2.1 實(shí)驗(yàn)室條件實(shí)試研究

針對(duì)現(xiàn)廢水處理工藝條件和生物制劑除鉈工藝的特點(diǎn)與要求，用NaOH溶液在攪拌條件下將廢水pH值調(diào)節(jié)至11的目標(biāo)值，投入穩(wěn)定劑后，再投入除鉈生物制劑，過渡后取清液分析，檢測(cè)金屬鉈含量。各取100 mL進(jìn)行廢水處理，分別進(jìn)行穩(wěn)定劑、生物制劑反應(yīng)時(shí)間相互影響的條件試驗(yàn)，分析pH值對(duì)除鉈的影響。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大試驗(yàn)

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大試驗(yàn)時(shí)，用條件試驗(yàn)獲取的pH值、穩(wěn)定劑、生物制劑、反應(yīng)時(shí)間參數(shù)，來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)廢水處理采用連續(xù)作業(yè)，流量20 m3/h。攪拌中和槽規(guī)格DN1 800×2 000 mm二臺(tái)、石灰制乳槽DN1 500×1 500 mm二臺(tái)，濃密分離池DN9 000 mm一臺(tái)，箱式壓濾機(jī)二臺(tái)、槽式排放池300 m3二個(gè)，穩(wěn)定劑加料桶500 L一個(gè)，生物制劑加料桶500 L一個(gè)，計(jì)量脈沖泵二臺(tái)，廢水電磁流量計(jì)二臺(tái)。

3 結(jié)果與討論

試驗(yàn)廢水用15%濃度的NaOH溶液將pH值調(diào)至11，攪拌速度穩(wěn)定在200 r/min，試驗(yàn)溫度常溫，如不注明其他條件是先加穩(wěn)定劑與后加生物制劑，間段時(shí)間為15 min，反應(yīng)時(shí)間為45 min，穩(wěn)定劑投加量0.5 mL/L，生物制劑投加量3 mL/L。

3.1 穩(wěn)定劑對(duì)除鉈效果的影響

穩(wěn)定劑對(duì)除鉈效果影響的試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出，穩(wěn)定劑在0.3 mL/L加入量后，對(duì)除鉈影響變化很小，加入量不夠或不加入鉈去除有一定效果，但不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定劑加入量以0.3 mL/L可獲得較好的效果。

表3 穩(wěn)定劑的影響

3.2 生物制劑對(duì)除鉈效果的影響

生物制劑對(duì)除鉈效果影響試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 生物制劑的影響

從表4可以看出，穩(wěn)定劑在0.3 mL/L條件下，生物制劑加入量在2.0 mL/L以后對(duì)除鉈效果影響不大，能滿足除鉈要求。

3.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)除鉈效果的影響

穩(wěn)定劑和生物制劑與廢水反應(yīng)時(shí)間的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表5可以看出，在除鉈試劑投入完成后，反應(yīng)時(shí)間從10 min到60 min對(duì)鉈去除都有明顯效果，在30 min的反應(yīng)時(shí)間以上為最佳。

表5 反應(yīng)時(shí)間的影響

3.4 反應(yīng)pH值對(duì)除鉈效果的影響

在投加穩(wěn)定劑0.3 mL/L、生物制劑2.0 mL/L，反應(yīng)時(shí)間為30 min條件下，改變反應(yīng)pH值試驗(yàn)結(jié)果見表6。

從表6可以看出，在pH=10.0以上，除鉈有明顯效果，10.5～11.0是最佳去除鉈的堿性條件。

表6 反應(yīng)pH值的影響

4 現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大試驗(yàn)

依據(jù)條件試驗(yàn)結(jié)果，擴(kuò)大試驗(yàn)取調(diào)節(jié)pH值在10.5～11.0，穩(wěn)定劑投入量0.3 mL/L、生物制劑2.0 mL/L、反應(yīng)時(shí)間30 min，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件，除鉈擴(kuò)大試驗(yàn)在生產(chǎn)流程的廢水中和后，與中和物料進(jìn)入濃密機(jī)內(nèi)進(jìn)行，廢水中和用石灰乳和少量片堿將中和pH值提高到11左右，工藝流程如圖1所示，試驗(yàn)操作和除鉈藥劑加入為連續(xù)投加，廢水處理流量恒定在20 m3/h。擴(kuò)大試驗(yàn)的結(jié)果見表7。

圖1 廢水除鉈工藝流程圖

表7 現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果

擴(kuò)大試驗(yàn)取廢水原樣分析鉈含量為25.6 μg/L～26.8 μg/L，錳183 mg/L～237 mg/L，pH值為2.4～2.8。

從表7可以看出，擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果與條件試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)，錳的去除也達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)，符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8979-1996）中規(guī)定的小于2 mg/L限值。

5 結(jié)論

（1）鈾礦冶酸性工藝廢水中鉈金屬，可采用生物制劑深度去除，并且工藝較簡(jiǎn)單，操作方便，可以配合石灰乳中和工藝使用，經(jīng)處理后的廢水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）最低0.1 μg/L限值標(biāo)準(zhǔn)。

（2）通過條件試驗(yàn)和擴(kuò)大試驗(yàn)，經(jīng)處理后的廢水中鉈金屬含量很低，投藥參數(shù)調(diào)控還有優(yōu)化空間，在今后生產(chǎn)應(yīng)用中可以進(jìn)一步研究，從而降低生產(chǎn)成本。

1 陸少鳴，趙田甜，孟建賓.除飲用水中金屬鉈的研究[J].凈水技術(shù)，2008，27（4）：25-27.

2 陳達(dá)宇，蔡森林，涂國(guó)清，等.含鉈酸性廢水強(qiáng)化氧化混凝處理研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（13）：5916-5918.

3 劉 娟，王 桉，解小凡，等.含鉈廢水微生物處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].環(huán)境與健康，2015，32（2）：183-185.

Application of Biological Agents in the Deep Removal of Thallium in Uranium Smelting Wastewater

Chen Guilan
(Shaoguan Environmental Protection Technology and Equipment Development Co., Shaoguan 512000, China)

Uranium acid wastewater by neutralization with lime milk,thallium metal inoxidized around pH=8 can not achieve removal. Biological agent in wastewater neutralization process, improve the pH value, can effectively adjust the thallium form, form stable complexes,to a depth of removal of thallium metal to make the wastewater meet the national surface water content is less than 0.1 μg/L thallium emission standards.

acid wastewater; thallium; thallium removal process

X758

A

1008-9500(2017)05-0115-04

2017-02-13

陳桂蘭（1974-），女，廣東韶關(guān)人，中級(jí)化工工程師，從事化工、環(huán)保研究。