稀土矿山氨氮废水生物脱氮方法研究进展

风化壳淋积型稀土矿以铵盐为浸取剂的原地浸出过程会产生大量氨氮废水,进行脱氮处理方法有物化脱氮法和生物脱氮法。本文综述了氨氮废水不同脱氮方法。物化法适合预处理高浓度稀土矿山氨氮废水;生物脱氮法成本低、处理规模大、脱氮效率高且环境友好,适合处理低浓度氨氮废水。重点论述了厌氧氨氧化和异养硝化-好氧反硝化等新型生物脱氮法的脱氮机理、影响因素及其应用,为稀土矿山氨氮废水脱氮处理提供了一定的理论基础。相较于传统生物脱氮法,厌氧氨氧化和异养硝化-好氧反硝化更适合处理稀土矿山氨氮废水。通过利用现代分子生物学技术,深入研究厌氧氨氧化脱氮法稳定运行策略及异养硝化-好氧反硝化脱氮法脱氮工艺,有望实现稀土矿山氨氮废水低成本、高效脱氮。

风化壳淋积型稀土矿闭矿场铵盐淋出液脱氮研究进展

风化壳淋积型稀土矿是我国重要战略性矿产资源,以铵盐为浸取剂的稀土浸出工艺导致大量氨氮残留于闭矿场,易随水体迁移造成氨氮污染,对闭矿场铵盐淋洗液进行脱氮是修复稀土矿山氨氮污染的有效方法。综述了物理化学脱氮方法及其原理,其中吹脱法、膜处理法、湿式氧化法和化学沉淀法适用于较高浓度氨氮废水的预处理,离子交换法和折点氯化法适用于较低浓度氨氮废水的处理,可采用不同物理化学脱氮工艺组合的方法实现稀土闭矿场淋出废水的脱氮处理,但物理化学方法普遍成本偏高,易造成二次污染。介绍了传统生物脱氮工艺,主要包括三段活性污泥、A/O与A^(2)/O、SBR工艺及生物膜法,传统生物脱氮具有成本低廉、环境友好等显著优点,但脱氮工艺流程较复杂、脱氮效率偏低。论述了短程硝化反硝化、厌氧氨氧化和同步硝化反硝化等新型生物脱氮技术及其脱氮原理,相较于传统生物脱氮,采用新型生物脱氮技术可缩短脱氮流程、节省药剂消耗、提高脱氮效率,在风化壳淋积型稀土闭矿场铵盐淋出液的脱氮处理上具有较为广阔的应用前景。采用多种脱氮方法联合并开发新型工艺是风化壳淋积型稀土矿闭矿场脱氮的发展趋势。总结了稀土闭矿场淋出液脱氮的方法及基本原理,以期为风化壳淋积型稀土矿闭矿场氨氮的绿色高效脱除提供一定技术指导和理论支撑。

风化壳淋积型稀土矿闭矿场土著菌株的筛选及其脱氮性能

针对风化壳淋积型稀土矿闭矿场内浸矿剂缓释所造成的氨氮长期超标问题,从矿区周围筛选得到2株具有异养硝化-好氧反硝化能力的土著脱氮菌A12和TXF8,并探讨其脱氮特性。研究结果表明,A12和TXF8菌株经鉴定为克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)和噬碱假单胞杆菌(Pseudomonas alcaliphila),呈均一杆状结构,平均长度分别为1.0μm和1.6μm;经优化,在选用柠檬酸钠为碳源,C/N=10.0,初始pH=7.0~8.0的条件下,氨氮去除率达到96.0%以上,TXF8较A12菌株具有更强的氨氮耐受性及较大的氨氮去除速率,最大氨氮耐受浓度可达600 mg/L;在硝化阶段,细菌将氨氮部分氧化为硝态氮,继而进行反硝化脱氮,脱氮全程无亚硝态氮的有效积累,经14.0 h降解,A12和TXF8菌株的总氮去除率分别为64.83%和75.09%,出水氨氮浓度分别为2.13 mg/L和3.45 mg/L,达到我国排放标准。研究结果为风化壳淋积型稀土矿氨氮污染的生物脱除提供一定理论依据与技术支撑。

风化壳淋积型稀土矿闭矿场铵盐淋出液化学沉淀脱氮

铵盐浸取风化壳淋积型稀土矿后残留大量铵盐,对稀土矿闭矿场淋出液进行脱氮处理是解决氨氮污染的有效手段。采用化学沉淀法脱除稀土矿闭矿场淋出液中氨氮,研究了沉淀条件对氨氮去除率的影响,利用响应面法优化沉淀工艺参数,通过溶液化学计算、XRD与SEM等分析化学沉淀脱氮过程及机理。结果表明:在pH=7.0、n(N)/n(P)=1.0/1.1、25℃、反应时间240 s的条件下,氨氮去除率可达86.87%;响应曲面拟合结果表明,各因素对氨氮去除率的影响次序为:NaOH的用量(pH)>n(N)/n(P)>反应时间,优化条件下氨氮去除率高达98.02%,化学沉淀后淋出液氨氮浓度<15 mg/L,达到国家排放标准;沉淀产物主要为MgNH4PO4·6H2O及少量MgHPO4·3H2O、Mg(OH)2和Mg3(PO4)2固体,呈表面粗糙的空心棒状结构。

复合菌分解低品位磷矿研究

为实现低品位磷矿资源利用,探究复合菌的解磷作用。将4株解磷菌,假单胞菌LA、棘孢木霉LZ1、巨大芽孢杆菌EC3、沙雷氏菌LX1进行了组合,筛选出解磷效果最佳的复合菌。研究了不同碳源、氮源及复合菌组合方式等因素对复合菌解磷效果的影响,利用单因素和正交实验优化了复合菌分解低品位磷矿的条件。研究表明复合菌LA+EC3解磷效果最好,可溶磷质量浓度达到397.86 mg/L;蔗糖和硫酸铵分别为复合菌LA+EC3的最适碳源和氮源,先单菌培养再组合的方式解磷效果更好;复合菌分解低品位磷矿的最优条件为:复合菌接种量10%、蔗糖质量浓度10 g/L、硫酸铵质量浓度0.5 g/L、初始pH 5。结果表明,复合菌的解磷效果并不都优于单菌株,不同复合菌组合方式、初始接种量、初始pH、碳源和氮源对复合菌解磷效果有显著影响。

稀土浸矿场地土壤异养硝化-好氧反硝化菌株K3的分离及脱氮研究

采用富集分离的方法,从江西赣州龙南县某风化壳淋积型稀土矿浸矿场地土壤中分离出1株土著异养硝化-好氧反硝化菌K3,通过形态学观察及16S rRNA基因序列分析,对菌株K3进行了鉴定,研究了其异养硝化及好氧反硝化脱氮特性,采用单因素实验研究了菌株K3脱氮的适宜条件,考察了菌株K3的耐盐特性和氨氮耐受性,探究了菌株K3对稀土浸矿场地残留铵盐模拟淋出液的脱氮工艺。结果表明,菌株K3为黄褐假单胞菌(Pseudomonas fulva),其异养硝化及好氧反硝化脱氮特性表现为:在分别以NH+4-N、NO-2-N和NO-3-N唯一氮源条件下,菌株K3生长良好,NH+4-N、NO-2-N和NO-3-N去除率分别为96.72%、91.40%和97.14%。在初始NH+4-N浓度为100 mg/L条件下,菌株K3的最佳碳源为柠檬酸钠,C/N为10,适宜初始pH、温度和转速分别为6~9、30℃~35℃、125 r/min~185 r/min。盐度低于30 g/L时,菌株K3生长良好,氨氮去除率在95%以上;初始氨氮浓度低于300 mg/L时,菌株K3生长良好,氨氮去除率在95%以上。利用菌株K3,以连续进水的方式对氨氮浓度分别为100 mg/L、200 mg/L及300 mg/L的酸性模拟淋出液进行处理,最终氨氮浓度均能低于15 mg/L,NO-3-N和NO-2-N的积累量较少。