铀多金属矿选冶废水处理新工艺

杨　飞，刘　勇，刘　猛，陈　果

(1.广东省矿产应用研究所，广东 韶关　512026;2.国土资源部放射性与稀有稀散矿产综合利用重点实验室，广东 韶关　512026)

随着我国工业的不断发展，人们的居住环境也日益恶化，国家对工业废水污染的危害性也日益重视。工业废水污染主要包括含盐废水及含有机物废水污染；含盐废水主要包括含盐工业废水、含盐生活污水和其他含盐废水等[1]。随着工农业各行业的飞速发展和人民生活水平的不断提高，各种工业及日常生活中产生的含盐废水不断增多，含盐废水的排放量正日益增加，对普通污水处理系统和自然水体造成了很大的环境压力。含盐废水处理方法有蒸馏、分步沉淀等传统物化处理法[2-3]，好氧颗粒污泥、生物滤池等生物处理法[4-7]，也有物化-生化组合处理方法[8-9]。随着膜工艺技术的逐步提高，含盐废水的膜分离处理方法正受到越来越多的关注[10-15]。

合成膜是一种功能高分子，用它分离物质时，一般没有相变问题。合成膜种类众多，按过程分有微滤、超滤、反渗透、电渗析、渗透蒸发、膜蒸馏和气体分离等膜[16]。微滤膜一般指过滤孔径在0.1～1μm之间的过滤膜， 微滤膜能截留0.1～1μm之间的颗粒。微滤膜允许大分子和溶解性固体(无机盐)等通过，但会截留悬浮物，细菌，及大分子量胶体等物质，其分离机理主要是筛分截留。超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01～0.2μm的一种微孔过滤膜，是介于微滤膜及纳滤膜之间的一种压力驱动膜，分离分子量大于500道尔顿(原子质量单位)、粒径大于10nm的颗粒。纳滤膜：孔径在1nm以上，一般1～2nm，是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜，在水软化、有机低分子的分级浓缩、有机物的除盐净化和浓缩等方面有独特的优点和明显的节能效果[17]。电渗析：在电场作用下进行渗析时，溶液中的带电的溶质粒子(如离子)通过膜而迁移的现象称为电渗析，在电解质水溶液中，阳膜允许阳离子透过而排斥阻挡阴离子，阴膜允许阴离子透过而排斥阻挡阳离子，这就是离子交换膜的选择透过性。

本论文以某铀多金属矿选冶废水为研究对象，针对不同合成膜的特性，采用不同的前期处理方式及预处理方法，有针对性的处理铀多金属矿选冶废水中的有害物质，从而达到铀多金属矿选冶废水处理回收利用。

1　实验和方法

主要实验流程如图1所示，主要步骤包括：pH调节沉淀预处理、微滤膜截留大分子有机物预处理、超滤膜降COD处理、纳滤膜深度除COD及阴阳离子、电渗析浓缩净化处理等。

图1试验原则流程图

1.1　实验装置

微滤膜采用国产平板陶瓷膜，过滤精度为0.5～1.0μm。

超滤膜采用海德能中控纤维超滤膜，过滤精度为0.01～0.20μm。

纳滤膜采用海德能卷式纳滤膜，过滤精度为1～2nm。

电渗析膜采用国产均相离子交换膜，均相膜具有离子选择透过性高、电阻低、稳定性优异、耐强酸强碱、浓缩效率高的特点。

1.2　实验原料

采用某铀多金属矿选冶废水，水溶液质量浓度范围10000～20000mg/L，其具体成分如表1。

表1　铀多金属矿选冶废水成分表(单位:mg/L)

1.3　实验内容

实验内容包括以下：

1.4　实验过程

1.4.1pH调节、微滤膜前期预处理

表2　pH调节、微滤膜前期预处理结果(单位mg/L)

1.4.2超滤膜降COD

超滤膜预处理原理上是根据其孔径比微滤膜更小，而达到对大分子有机物的阻透效果，微滤膜孔径在0.1～1μm之间，而超滤膜孔径只有其十分之一，达到0.01～0.2μm之间；在此孔径下，大部分大分子有机物不可通过，其除COD效果比微滤膜更好，其具体COD处理效果如表3所示。

表3　超滤膜降COD处理效果(单位mg/L)

根据结果显示：溶液中COD经超滤膜预处理，COD从处理前的238mg/L ，下降到处理后的68mg/L，在此过程中COD可去除近71%，而其它阴阳离子在此过程中几乎无下降的趋势。

1.4.3纳滤膜深度除COD及阴阳离子

纳滤膜孔径一般在1～2nm之间，可截留相对分子量200～300以上的无机及有机低分子物，对无机及有机低分子物有明显的截留效果，其COD去除效果十分好；同时，对重金属阳离子及其它酸根阴离子也有明显的去除效果，其结果如表4。

表4　纳滤膜深度除COD及阴阳离子(单位mg/L)

结果显示：COD去除率大于99%；其它重金属离子及阴离子去除率也达96%以上，去除效果明显，经纳滤膜处理后的废水已达到废水回用及排放标准。

1.4.4电渗析浓缩净化处理

电渗析处理是利用半渗透膜的选择性来控制阴阳离子的迁移方向，从而达到废水的浓缩和净化，电渗析膜对微量的有机物有很好的去除效果，并对阴阳离子可进行浓缩净化，其处理效果见表5。

表5　电渗析浓缩净化处理效果(单位mg/L)

结果显示：经电渗析浓缩净化处理后，COD含量可降至1.8mg/L其它重金属离子和阴离子含量可达到纯净水的标准，处理效果明显。

2　结论

本论文采用微滤膜、超滤膜、纳滤膜以及电渗析膜对铀多金属矿选冶废水进行净化处理，可使原废水的有机物COD含量从最初的450mg/L降至1.8mg/L，COD去除率可达99%以上；废水中重金属离子及酸根阴离子从原废水最初的近10000mg/L降至10mg/L以下，从而达到铀多金属矿选冶废水的回用及合格排放，进一步净化可达到纯净水的标准；本论文采用的废水处理工艺流程简洁有效；处理过程无瓶颈之处，可实现工业化大规模的废水处理，并且处理成本极低。