利用水葫蘆從低濃度稀土溶液中富集回收稀土的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種利用水葫蘆等水生植物從低濃度稀±溶液中富集回收稀±并使 水中的稀±和氨氮達(dá)到排放要求的方法。不僅能夠回收寶貴的稀±資源，而且能夠明顯減 少水體污染物對(duì)礦區(qū)居民用水和礦區(qū)流域內(nèi)農(nóng)業(yè)用水帶來的不良影響。屬于稀±濕法冶金 和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 在冶金過程中會(huì)產(chǎn)生許多含低濃度稀±和錠的溶液或廢水。從運(yùn)些低濃度稀± 溶液中富集回收稀±不僅可W充分利用寶貴的稀±資源，而且可W大大減少廢水排放。例 如，離子吸附型稀±資源的開發(fā)過程中，在礦山和分離廠均會(huì)產(chǎn)生。尤其是W原地浸析技術(shù) 為主導(dǎo)的開采技術(shù)，還存在著一些嚴(yán)重的環(huán)境影響問題，除了植被破壞、山體滑坡外，水體 污染也相當(dāng)嚴(yán)重。由于地質(zhì)資料不夠，注入的硫酸錠等浸礦劑的濃度大，尾礦中的電解質(zhì) 殘留量高，在后續(xù)自然滲析和雨水浸淋下會(huì)產(chǎn)生大量的滲濾液。運(yùn)些滲濾液中所含的稀± 濃度從幾個(gè)卵m到幾百個(gè)卵m不等。運(yùn)些污水?dāng)U散快，范圍廣，給礦區(qū)居民用水和礦區(qū)流 域周邊農(nóng)業(yè)用水帶來了巨大的不良影響。我們?cè)趦商帍U棄十年W上的原地浸礦礦山區(qū)域采 集了多個(gè)淋濾廢水進(jìn)行分析，結(jié)果表明其中錠離子分別為218mg/L和140mg/L，REO分別為 32. 50mg/L和35. 87mg/l，均大大超過了排放要求。任其排放，不僅也對(duì)稀±資源造成了巨 大的浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，離子吸附型稀±原地浸礦區(qū)域的水體污染 已引起人們的廣泛重視，急需發(fā)展一些高效率低成本的回收稀±并處理廢水的新技術(shù)新方 法。
[0003] 圍繞上述問題，近年來開展了許多有關(guān)離子吸附型稀±礦山廢水的處理方法研 究。主要有物理方法和化學(xué)方法，包括沉淀、吸附、萃取、離子交換、膜分離等等。通過大量的 研究開發(fā)工作，已經(jīng)提出了一些可W達(dá)到回收稀上并使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方案。但 運(yùn)些方法的主要問題是成本偏高，在稀±價(jià)格水平不高的情況下，其實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益難W 體現(xiàn)。
[0004] 相對(duì)于物理化學(xué)法而言，生物生態(tài)修復(fù)技術(shù)的提出較晚。利用水生植物凈化廢水 的技術(shù)是近十年來才開始得到重視，在離子吸附型稀±礦山廢水處理中的應(yīng)用還沒有見到 報(bào)道，是一個(gè)新的研究開發(fā)領(lǐng)域。水生植物凈化廢水技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是可W充分利用太陽 能和生物質(zhì)能，通過水生植物來吸附和吸收水中的無機(jī)和有機(jī)污染物，包括重金屬離子和 錠氮，通過收獲植物體的形式便可將污染物從水中清除。運(yùn)種方法對(duì)于去除廢水中的重金 屬離子和其他一些污染物的效果已經(jīng)得到廣泛的確認(rèn)，但其實(shí)際應(yīng)用還受到很大的限制。 一是水生植物本身對(duì)環(huán)境的影響問題，需要得到重視和正確面對(duì)；二是水生植物的處理和 綜合利用問題。盡管已經(jīng)開展了將它們用作生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化或肥料或吸附劑或飼料的研究， 但其效果和經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益還不夠理想，技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性還需要進(jìn)一步提高。 陽〇化]在W往的W水葫蘆等水生植物來處理廢水的研究中，主要利用的是水葫蘆的生物 質(zhì)，用作燃料、飼料、通過產(chǎn)生氨氣、甲燒氣、沼氣和醇等能源化合物來開發(fā)其生物質(zhì)能。但 其產(chǎn)生的效益還不足W彌補(bǔ)其投資和生產(chǎn)成本。因此，其推廣應(yīng)用受到了抑制。
[0006] 水葫蘆等水生植物用于處理廢水的瓶頸在于如何提高其應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性，在經(jīng)濟(jì)性 合理的前提下才能防止水葫蘆的無序擴(kuò)散帶來的負(fù)面影響。目前，人們普遍把水葫蘆當(dāng)成 一種能帶來"生態(tài)災(zāi)難"的外來引進(jìn)物種的典型。其原因在于它快速的生長(zhǎng)與利用不夠之 間的矛盾。早期在用作飼料和肥料上有所建樹，其影響還不顯現(xiàn)。后來由于養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模 化、飼料的標(biāo)準(zhǔn)化W及化肥的廣泛應(yīng)用使水葫蘆的應(yīng)用受到抑制，從而導(dǎo)致大量的水葫蘆 在廣闊的水域瘋長(zhǎng)，給航運(yùn)和水生態(tài)造成了很大的負(fù)面影響。因此，水葫蘆的高值化利用技 術(shù)是解決其應(yīng)用推廣的關(guān)鍵技術(shù)。在W往的將水葫蘆用于廢水處理的應(yīng)用中，由于許多重 金屬的量不大，價(jià)值也不高，回收利用價(jià)值不高，而且其作為飼料和肥料的應(yīng)用也有潛在的 風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)大大限制了其應(yīng)用推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，為了解決水葫蘆應(yīng)用上的難題，提供一種 利用水葫蘆從低濃度稀±溶液中富集回收稀±的方法，達(dá)到合理利用的目標(biāo)。
[0008] 本發(fā)明W提高水葫蘆利用價(jià)值為突破口，通過研究水葫蘆對(duì)低濃度稀±溶液中稀 ±元素的富集規(guī)律和特征，提出了具體的放養(yǎng)水葫蘆、采收水葫蘆W及從水葫蘆中回收稀 ±并利用其生物質(zhì)能的具體方法。解決了W往水葫蘆等水生植物不能很好用于廢水處理的 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)瓶頸問題。所解決的技術(shù)問題包括溶液的抑，溫度，處理方式、放養(yǎng)密度、采收依 據(jù)和時(shí)間等等。具體方法是在低濃度稀±溶液中放養(yǎng)水葫蘆，利用水葫蘆對(duì)稀±和錠的強(qiáng) 吸收吸附作用，使水體中的錠氮、稀上和其它金屬離子進(jìn)入水葫蘆而得到凈化；進(jìn)入水葫蘆 中的稀±可^在水葫蘆生物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能源利用過程中加W回收。其流程框圖見圖1。
[0009] 本發(fā)明所述利用水葫蘆從低濃度稀±溶液中富集回收稀±的方法為：
[0010] (1)將P冊(cè)-7之間，溫度在10°CW上的低濃度稀±溶液放入池塘中，的低濃度稀± 溶液放入池塘中，并放養(yǎng)足量的水葫蘆，通過不同的稀±溶液與水葫蘆接觸的模式，使溶液 中的稀及部分氨氮能被水葫蘆吸收并富集在其根莖葉中，經(jīng)過一段時(shí)間后使低濃度稀 ±廢水中的有害物得到去除，達(dá)到排放要求。
[0011] (2)將開始泛黃的吸收稀±達(dá)到飽和的水葫蘆取出，經(jīng)壓棒脫水，干燥；（3)將所 得的
[0012] 水葫蘆用作燃料或生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化，然后從灰塵或殘?jiān)蛟褐谢厥障　?;
[001引 （4)放養(yǎng)了水葫蘆的溶液，當(dāng)稀出農(nóng)度降低到Img/LW下，氨氮降低到25mg/LW下 時(shí)可W直接排放。若未達(dá)到，則需將低濃度稀±廢水放入另一池塘進(jìn)行處理，或加大水葫蘆 的放養(yǎng)量，直到水質(zhì)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0014] 所述步驟（1)中的稀±濃度W氧化物計(jì)為l-lOOmg/L氨氮濃度lO-lOOmg/L;從 回收稀±的目標(biāo)來看，最佳稀±和氨氮濃度在30mg/LW上，從廢水處理達(dá)標(biāo)排放的目標(biāo)來 看，最佳稀上濃度在80mg/LW下，氨氮濃度在30mg/LW下；
[0015] 所述步驟（1)中的在低濃度稀±溶液中放養(yǎng)的水葫蘆量W水葫蘆放養(yǎng)面積計(jì)占 水域面積的10-90%，放養(yǎng)密度為0.l-25Kg/m2;從清明到冬至的溫?zé)峒竟?jié)，水葫蘆從放養(yǎng)或 分裂發(fā)生到收獲需要3-30天，與溶液中的稀±和錠濃度范圍有關(guān)，也與溶液與水葫蘆接觸 的模式相關(guān)。
[0016] 所述步驟（I)中的稀±溶液與水葫蘆接觸的模式包括單級(jí)即單池塘間歇式也即： 池塘中的溶液量和水葫蘆量一次性按比例加入，水葫蘆不斷分裂生長(zhǎng)并陸續(xù)采集，直到溶 液中的稀±和錠濃度降低到要求范圍、單級(jí)即單池塘連續(xù)式也即：池塘中的溶液量和水葫 蘆量開始時(shí)是一次性按比例加入，水葫蘆不斷分裂生長(zhǎng)并陸續(xù)采集，溶液從一頭陸續(xù)加入， 另一頭陸續(xù)引出，保持出水溶液中的稀±和錠濃度在要求范圍、多級(jí)即多池塘連續(xù)式，也 良P