一种离子型稀土氨氮废水生物处理方法与流程

本发明涉及环境工程技术领域，特别是指一种离子型稀土氨氮废水生物处理方法。

背景技术：

离子型稀土矿山主要提取工艺主要是硫酸铵浸出—中和除杂—碳酸氢铵沉淀—灼烧—混合稀土氧化物，稀土冶炼分离企业主要采用酸性萃取剂萃取碳酸稀土—酸反萃取—碳酸氢铵或草酸沉淀—灼烧得单一稀土氧化物。因此，氨氮废水是稀土生产企业的主要废水，稀土氨氮废水量占稀土湿法生产企业废水的60％～70％。废水中氨氮浓度过高，在水中形成丰富的营养物质，对水质以及该地区的生态环境产生严重的影响和危害，破坏水体中的生物链，导致水质进入恶性循环。同时，水中的氨氮进入人的皮肤、呼吸道及消化道会引起中毒，氨氮浓度在0.lmg/L时，人可感到刺激作用，浓度在0.7mg/L时可能危机生命。为了促进经济与环境协调发展，国家环境部颁布了稀土工业污染物排放标准《稀土工业污染物排放标准》GB26451-2011，对氨氮和其它有毒有害离子如氟、铅、砷、铬、锌、等排放提出了更高要求,以氨氮为例，标准中规定稀土生产企业总排放口的氨氮最高浓度为15mg/L，间接排放最高浓度为50mg/L。

目前稀土氨氮废水的处理方法主要有：蒸汽汽提法、蒸发法、生物法(又分为活性污泥法及生物接触氧化法)、空气吹脱、离子交换法、化学氧化法及膜技术(即液膜分离)等。

折点氯化法反应迅速,所需设备投资少,但液氯安全使用和贮存要求高,且处理成本高，不适用于大水量高浓度氨氮废水处理；离子交换法适用于中低浓度的氨氮废水(<500mg/L),对于高浓度的氨氮废水,树脂再生频繁而造成操作困难，再生液仍需进一步处理，因而难以工业化应用于稀土氨氮废水处理；汽提法工艺需调pH,耗碱量大,且有大量沉淀,低温时除氨效率明显降低，适用于高浓度氨氮废水处理，操作条件要求高、吹脱气需要处理达标才能排放；化学沉淀法脱氮效率高、工艺简单，生成的磷酸氨镁沉淀中含有N、P、Mg，可作为肥料回收使用，但是沉淀剂用量大、处理费用高，在实际生产中难以应用。生化法能处理各种浓度氨氮的稀土废水，适应性强，成本低；但是菌种驯化启动周期长、菌种的培养要求高，难于控制，如果运行不当，会造成出水中亚硝酸盐氮升高，造成更大的环境危害。因此需要开发经济、环保、高效的氨氮废水处理方法因此需要开发出一种适用于处理中低浓度氨氮废水的简单、经济、不产生二次污染的处理方法。

微藻可以处理食品工业污水、养殖污水、发酵污水、市政污水、造纸污水、纺织污水、化肥厂污水等，对废水中的氨氮的去除率可达90％以上。

螺旋藻含有多种维生素、蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质和微量元素，比例科学合理，具有广泛的食用、保健和药用价值，可以促进人体新陈代谢，提高机体免疫力，抗辐射，辅助癌症放、化疗，降低放疗、化疗副作用等作用，是一种理想的纯天然保健食品，被联合国粮农组织和联合国世界食品协会推荐为“二十一世纪最理想的食品”。

利用离子型稀土氨氮废水养殖螺旋藻，废水中的氨氮离子可以被螺旋藻作为氮源利用，转化为生物质，螺旋藻属于自养生物，生长过程中会利用二氧化碳生成氧气，不但对环境没有危害，而且可增加当地空气中的氧气含量。因此基于螺旋藻养殖处理离子型稀土氨氮废水具有生产成本低、环境友好、变废为宝等优点，对当地的环境保护治理具有重要意义。

技术实现要素：

本发明针对目前离子型稀土氨氮废水处理方法或存在成本高、产生二次污染、难处理低浓度氨氮废水等缺点的问题，提供一种离子型稀土氨氮废水生物处理方法。

该方法包括如下步骤：

(1)用纳氏试剂分光光度法(HJ 535—2009)检测离子型稀土氨氮废水的氨氮浓度，将离子型稀土氨氮废水根据螺旋藻的最大耐受氨氮浓度稀释，加入螺旋藻培养基中除了氮源外的其它营养成份，配制成离子型稀土氨氮废水培养基，用稀碱溶液调整培养基pH至9～11；

(2)将螺旋藻种接入到步骤(1)中配置的离子型稀土氨氮废水培养基中，接种量为螺旋藻液560nm吸光值为0.2～0.5；

(3)将步骤(2)中接种螺旋藻种的离子型稀土氨氮废水培养基放至光照培养箱中光照培养，培养条件为：温度：30～40℃，光照强度：3000～4000lx,光照制度为12h:12h，每天用空气泵通气4次，每次1～3分钟，每天补充0.001～0.004g/L碳酸氢钠；

(4)当螺旋藻液的560nm吸光值大于1.1时，停止培养，过滤或离心收获螺旋藻泥,滤液用纳氏试剂分光光度法(HJ 535—2009)检测处理水的氨氮浓度，如果处理后的废水满足稀土废水的氨氮排放标准，废水其它限定排放指标合格后排放；如果处理后的废水氨氮浓度大于废水排放标准，则根据处理后废水的氨氮浓度补充新的稀土废水，补充营养物，配制稀土氨氮废水培养基，重复上述步骤，继续养殖螺旋藻。最后，将新鲜螺旋藻冷冻干燥或喷雾干燥成螺旋藻粉。

其中，螺旋藻的最大耐受氨氮浓度为180mg/L。

所用螺旋藻为钝顶螺旋藻。

步骤(3)中螺旋藻的培养用敞口的容器、露天跑道池，通过自然光提供光照。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本方法不仅有效降低了废水中氨氮浓度，使之可以达标排放，而且可以有效降低螺旋藻养殖成本，变废为宝，显著降低了氨氮废水的处理成本，而且对环境不会造成污染，降低了螺旋藻的养殖成本。且该方法工艺简单易行、环境友好、适于大规模处理离子型稀土氨氮废水。

附图说明

图1为本发明方法工艺流程图；

图2为本发明实施例1中离子型稀土废水培养螺旋藻的生长情况；

图3为本发明实施例2中离子型稀土废水培养螺旋藻的生长情况；

图4为本发明实施例3中离子型稀土废水培养螺旋藻的生长情况；

图5为本发明实施例4中离子型稀土废水培养螺旋藻的生长情况。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种离子型稀土氨氮废水生物处理方法，其工艺流程如图1所示。

实施例1

1)用纳氏试剂分光光度法(HJ535—2009)检测龙南某重钇稀土废水的氨氮浓度为2.6g/L，用自来水将稀土废水的氨氮浓度调整为30mg/L，按照螺旋藻培养基配方加入除了尿素和硝酸钠的其它营养成份，以废水中的氨氮替代尿素和硝酸钠。

2)用稀碱液将配制好的培养基的pH调整至9.2。

3)用自来水配制螺旋藻培养基，用稀碱液调整培养基pH为9.2，其它条件和用离子型稀土废水培养基相同。

4)向含有2升离子型稀土废水培养基和用自来水配制培养基的敞口容器中加入螺旋藻种，控制初始的螺旋藻的A560nm为0.4。

5)将含有螺旋藻种的敞口容器放在光照培养箱中，在培养条件为：温度30±1℃，光照强度：3000lx光照制度为光照和黑暗各12小时，每天用空气泵充气4次，每次1分钟。

6)每天补充2克碳酸氢钠，每天检测螺旋藻液的560nm的吸光值，当螺旋藻液的A560nm为1.1左右停止培养，离子型稀土废水培养螺旋藻的生长情况如图2所示。

7)培养结束后过滤获得螺旋藻泥和处理过的废水，螺旋藻泥用冷冻干燥获得螺旋藻粉，处理过得废水用纳氏试剂分光光度法(HJ 535—2009)检测氨氮浓度，结果表明经过4天的处理，废水中的氨氮浓度降低为2.3mg/L，满足稀土废水氨氮排放标准。

实施例2

1)用自来水将稀土废水的氨氮浓度调整为60mg/L，按照螺旋藻培养基配方加入除了尿素和硝酸钠的其它营养成份，以废水中的氨氮替代尿素和硝酸钠。

2)用稀碱液将配制好的培养基的pH调整至9.5。

3)用自来水配制螺旋藻培养基，用稀碱液调整培养基pH为9.5，其它条件和用离子型稀土废水培养基相同。

4)向含有2升离子型稀土废水培养基和用自来水配制培养基的敞口容器中加入螺旋藻种，控制初始的螺旋藻的A560nm为0.4。

5)将含有螺旋藻种的敞口容器放在光照培养箱中，在培养条件为：温度35±1℃，光照强度：3500lx光照制度为光照和黑暗各12小时，每天用空气泵充气4次，每次1分钟。

6)每天补充2克碳酸氢钠，每天检测螺旋藻液的560nm的吸光值，当螺旋藻液的A560nm为1.1左右停止培养，离子型稀土废水培养螺旋藻的生长情况如图3所示。

7)培养结束后过滤获得螺旋藻泥和处理过的废水，螺旋藻泥用冷冻干燥获得螺旋藻粉，处理过得废水用纳氏试剂分光光度法(HJ 535—2009)检测氨氮浓度，结果表明经过4天的处理，废水中的氨氮浓度降低为4.3mg/L，满足稀土废水氨氮排放标准。

实施例3

1)用自来水将稀土废水的氨氮浓度调整为90mg/L，按照螺旋藻培养基配方加入除了尿素和硝酸钠的其它营养成份，以废水中的氨氮替代尿素和硝酸钠。

2)用稀碱液将配制好的培养基的pH调整至10。

3)用自来水配制螺旋藻培养基，用稀碱液调整培养基pH为10，其它条件和用离子型稀土废水培养基相同。

4)向含有2升离子型稀土废水培养基和用自来水配制培养基的敞口容器中加入螺旋藻种，控制初始的螺旋藻的A560nm为0.4。

5)将含有螺旋藻种的敞口容器放在光照培养箱中，在培养条件为：温度35±1℃，光照强度：4000lx光照制度为光照和黑暗各12小时，每天用空气泵充气4次，每次1分钟。

6)每天补充2克碳酸氢钠，每天检测螺旋藻液的560nm的吸光值，当螺旋藻液的A560nm为1.1左右停止培养，离子型稀土废水培养螺旋藻的生长情况如图4所示。从图4可以看出，90mg/L氨氮离子对螺旋藻生长没有显著抑制作用。

7)培养结束后过滤获得螺旋藻泥和处理过的废水，螺旋藻泥用冷冻干燥获得螺旋藻粉，处理过得废水用纳氏试剂分光光度法(HJ 535—2009)检测氨氮浓度，结果表明经过4天的处理，废水中的氨氮浓度降低为12.3mg/L，不能满足稀土废水氨氮排放标准。

实施例4

1)用自来水将稀土废水的氨氮浓度调整为120mg/L，按照螺旋藻培养基配方加入除了尿素和硝酸钠的其它营养成份，以废水中的氨氮替代尿素和硝酸钠。

2)用稀碱液将配制好的培养基的pH调整至9.5。

3)用自来水配制螺旋藻培养基，用稀碱液调整培养基pH为9.5，其它条件和用离子型稀土废水培养基相同。

4)向含有2升离子型稀土废水培养基和用自来水配制培养基的敞口容器中加入螺旋藻种，控制初始的螺旋藻的A560nm为0.4。

5)将含有螺旋藻种的敞口容器放在光照培养箱中，在培养条件为：温度40±1℃，光照强度：4000lx光照制度为光照和黑暗各12小时，每天用空气泵充气4次，每次1分钟。

6)每天补充2克碳酸氢钠，每天检测螺旋藻液的560nm的吸光值，当螺旋藻液的A560nm为1.1左右停止培养，离子型稀土废水培养螺旋藻的生长情况如图5所示。从图5可以看出，120mg/L氨氮离子对螺旋藻生长有轻微抑制作用。

7)培养结束后过滤获得螺旋藻泥和处理过的废水，螺旋藻泥用冷冻干燥获得螺旋藻粉，处理过得废水用纳氏试剂分光光度法(HJ 535—2009)检测氨氮浓度，结果表明经过4天的处理，废水中的氨氮浓度降低为30.3mg/L，不能满足稀土废水的氨氮排放标准，可以补充稀土废水后配制成氨氮浓度为60mg/L的稀土废水培养基，用于螺旋藻养殖。或是配制稀土废水培养基时使氨氮浓度不高于90mg/L。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。