目前,生活廢水和低濃工業(yè)廢水的氨氮處理工藝主要采用生化法,技術(shù)經(jīng)濟水平和推廣應(yīng)用情況較好。但是,化工、有色等以高濃度氨氮廢水為主的8個行業(yè)的氨氮排放量占全國工業(yè)氨氮排放總量的85.9%,處理狀況不容樂觀,氨氮去除率不到68%。
這類高濃度氨氮廢水的氨氮往往來源于生產(chǎn)原料,資源化回收、循環(huán)利用價值大是我國氨氮排放總量控制的關(guān)鍵污染源。由于這些高濃度氨氮廢水組成復(fù)雜、對處理設(shè)備要求高,一直缺乏綠色、高效的規(guī)模處理技術(shù)與裝置。
作為過程工程科技的國家隊,過程工程所定位于大規(guī)模資源轉(zhuǎn)化利用及替代的綠色過程的基礎(chǔ)與引用研究,突破過程工程的共性理論、關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵裝備及系統(tǒng)集成,建立資源高效轉(zhuǎn)化或替代的過程工程研究平臺,為國家過程工業(yè)發(fā)展提供強有力的科技支撐。
面對高濃度氨氮廢水排放給自然界水環(huán)境造成的嚴重危害,過程污染控制環(huán)境工程創(chuàng)新團隊毅然承擔了研發(fā)高濃度氨氮廢水資源化處理技術(shù)的艱巨任務(wù)。團隊經(jīng)過常年的不懈努力,終于攻克了這塊“難啃的硬骨頭”。
銳意創(chuàng)新 變廢為寶
過程工程所在國內(nèi)率先提出了源頭治理、廢棄物資源化和廢水零排放的三廢全過程治理模式。在廢水治理方法上,過程工程所徹底改變傳統(tǒng)“達標排放”的環(huán)境治理模式,通過開發(fā)新工藝、新過程或新設(shè)備,最大限度地從廢水中回收資源,并最大可能開發(fā)廢水零排放的工藝技術(shù),使治理過程具有環(huán)境—經(jīng)濟雙重效益。
其中,“強化解絡(luò)合—汽提精餾脫氨”新技術(shù)突破了傳統(tǒng)工藝處理重金屬—氨絡(luò)合物效果差的技術(shù)瓶頸,氨氮污染物削減率、資源利用率均大于99 %,實現(xiàn)了氨氮廢水的資源化處理,填補了我國此項技術(shù)空白,對我國“十二五”期間氨氮污染物排放的約束性控制指標完成,提供可靠技術(shù)支撐。
以稀土行業(yè)為例,氨氮廢水一直是制約稀土行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。稀土高氨氮高鹽廢水產(chǎn)生量大、資源化回收價值高,但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)垢影響操作等問題,難以滿足冶金和化工等重污染行業(yè)的廢水處理需求,且很難回收氨資源。
2011年10月,利用“強化解絡(luò)合—汽提精餾脫氨”新技術(shù),江鎢集團江西金世紀新材料有限公司建成的稀土行業(yè)氨氮廢水資源化治理示范工程順利投運,成為稀土行業(yè)率先實現(xiàn)氨氮廢水穩(wěn)定達標處理并全部資源化回收利用氨的企業(yè)。
項目運行后,從生產(chǎn)源頭減少氨氮排放、提高生產(chǎn)過程的氨循環(huán)利用率,全流程無固體廢棄物排放,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,可直接排放,也可回用于生產(chǎn),實現(xiàn)廢水的資源化處理。
據(jù)統(tǒng)計,江西金世紀稀土氨氮廢水資源化處理項目運行一年后,累計減排氨氮1200噸,回收氨水7500噸,一年為公司節(jié)約氨/銨原料成本450萬元、節(jié)約排污費近百萬元。該工程的實施不僅形成環(huán)保效益,為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本,還大幅度提升了企業(yè)形象,應(yīng)該自日本、歐洲的客戶對企業(yè)的環(huán)保意識十分認可,使企業(yè)在與同行的國際競爭中取得主動權(quán)。
過程污染控制環(huán)境工程創(chuàng)新團隊仍不遺余力地將此技術(shù)拓展應(yīng)用于傳統(tǒng)有色冶煉技術(shù)的綠色化升級。近期,團隊已拓展應(yīng)用至鎢鉬冶煉過程,改造升級后的生產(chǎn)流程,不僅能滿足國家環(huán)境保護部的行業(yè)核查要求,而且大幅降低了生產(chǎn)成本。同時,團隊還在金屬新材料的研發(fā)制造中得到廣泛應(yīng)用,如在電動汽車的三元電池正極材料前驅(qū)體行業(yè)已建成投運4套示范工程,通過源頭減排、資源循環(huán)利用,大幅減少了氨資源的消耗,實現(xiàn)了氨氮源頭減排。