利用化学-生物法协同脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中高浓度氨氮的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用化学‑生物法协同脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中高浓度氨氮的方法。该方法首先利用磷酸铵镁沉淀法对高氨氮浓度的稀土浸矿场地淋出液进行预处理，接着利用从稀土浸矿场地淋出液或土壤中分离、富集、筛选出的土著脱氮微生物菌群对预处理后的淋出液进行微生物脱氮处理，最终实现了淋出液的达标排放。本发明专利技术方法能够处理高氨氮浓度的淋出液，所选用的土著脱氮微生物菌群适应能力强、脱氮效率高，具有工艺简单、环境友好以及易于工业化等诸多优点。

Removal of high concentration ammonia nitrogen from residual ammonium leaching solution of rare earth leaching site by chemical biological method

【技术实现步骤摘要】
利用化学-生物法协同脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中高浓度氨氮的方法
本专利技术涉及稀土开采及污水处理
，具体涉及一种利用化学-生物法协同脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中高浓度氨氮的方法。
技术介绍
离子型稀土矿又称为风化壳淋积型稀土矿，20世纪60年代末在我国赣南地区发现过此类新型外生稀土矿床。离子型稀土矿配分齐全，富含地球上稀缺的中、重稀土元素，具有资源储量丰富、放射性较低、易于开采、综合利用价值大等特点，是我国重要战略性资源。离子型稀土矿中稀土元素绝大部分都是以离子的形式存在，由于稀土含量低通常只能采用化学浸出的方法开采，硫酸铵溶液堆浸工艺和硫酸铵溶液原地浸出工艺是目前应用较多的开采技术。这两种工艺在矿区开采过程中会产生大量氨氮废水，此外在离子型稀土矿闭矿场地中也含有大量的残留铵盐，这些残留铵盐会严重阻碍矿区环境恢复和生态平衡。当前的做法是用清水或者其它溶液将残留铵盐从闭矿场地淋洗并收集起来，如何有效处理这些淋出液是离子型稀土矿闭矿场地环境治理体系构建的重要一环。分析发现离子型稀土矿闭矿场地残留铵盐淋出液的成分较为复杂，其氨氮浓度跨度大且每次淋出液中氨氮含量不定(低至50mg/L左右，高达1000mg/L)，并且C/N比低、盐度高，还含有Ca、Mg、Al等多种金属离子以及少许稀土元素。目前，氨氮废水的处理方法主要有吹脱法、折点氯化法、化学沉淀法、离子交换法、膜分离法和生物法。这些方法对氨氮废水有着较好的处理效果，但也有各自的局限性。吹脱法、折点氯化法、化学沉淀法对高氨氮浓度废水有较好的处理效果，但很难使其达到国家排放标准，且容易造成二次污染，因此一般多用于高氨氮浓度废水的预处理。离子交换法和膜分离法成本较高，难以大规模推广应用。生物法通常只能用于中低浓度氨氮废水的处理，无法处理高氨氮浓度废水。针对离子型稀土矿闭矿场地淋出液中氨氮浓度跨度大、不同批次淋出液氨氮浓度不定的特征，上述解决方案中的单一处理方法难以有效完成淋出液的无害化处理，尤其是高氨氮浓度的淋出液。因此使用联合工艺协同处理离子型稀土矿闭矿场地淋出液是稀土行业氨氮废水治理的一个重要研究方向。目前磷酸铵镁沉淀法和微生物方法处理氨氮废水的研究报道比较多见，但两者联用于稀土矿山氨氮废水的研究尚未有报道。本专利技术将充分发挥各自的优势，针对高氨氮浓度的离子型稀土矿残留铵盐淋出液，先通过磷酸铵镁沉淀法进行处理使其氨氮浓度降低到适合微生物生存繁殖的程度，然后利用土著脱氮微生物菌群进行进一步处理，实现了淋出液氨氮的达标排放。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用化学-生物法协同脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中高浓度氨氮的方法，该方法具体步骤如下：(a)利用磷酸铵镁沉淀法对稀土浸矿场地残留铵盐淋出液进行预处理，使其氨氮浓度降低到适合微生物生长繁殖，得到预处理后的淋出液；(b)稀土浸矿场地淋出液或土壤经分离、富集处理，得到土著脱氮微生物菌群富集培养液，对该富集培养液进行脱氮筛选培养，得到土著脱氮微生物菌群；(c)利用土著脱氮微生物菌群对步骤(a)预处理后的淋出液进行微生物脱氮处理。进一步的，步骤(a)中稀土浸矿场地残留铵盐淋出液来源具体如下：通过离子型稀土矿原地浸取工艺的注液系统添加洗脱剂，对稀土浸矿场地残留铵盐进行洗脱，通过收液系统收集洗脱液，即为稀土浸矿场地残留铵盐淋出液。检测可知，该淋出液中氨氮浓度为500-1000mg/L。进一步的，步骤(a)具体步骤如下：向稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中加入镁盐、磷酸盐和pH调节剂，充分搅拌后沉淀分离，得到预处理后的淋出液。更进一步的，镁盐、磷酸盐和pH调节剂的加入量需保证溶液中Mg、P、N的摩尔比为1.1-1.3:1-1.2:1，pH值为8.5-10。所述镁盐选自氯化镁、硫酸镁、氧化镁中的至少一种；所述磷酸盐选自磷酸氢二钠或磷酸钠中的至少一种；所述pH调节剂为氢氧化钠水溶液或碳酸钠水溶液。进一步的，步骤(a)中预处理后的淋出液中氨氮浓度为100-300mg/L。进一步的，步骤(b)中土著脱氮微生物菌群富集培养液的分离、富集方法具体如下：从稀土浸矿场地采集土壤样品，按照200-500g:1L的比例将土壤样品与无菌水混合并恒温振荡培养(温度为28-30℃，振荡时间20-30min，转速150-170r/min)，静置一段时间(10-15min)后取上清液，得到土壤样品初始菌悬液；接着按照1:2-3的体积比，将土壤样品初始菌悬液与脱氮富集培养基混合恒温培养(培养温度28-30℃，转速150-170r/min，培养时间1-3天)，得到第一次富集的土壤脱氮微生物菌群富集培养液；按照1:3-4的体积比，在同样的培养条件下将第一次富集的土壤脱氮微生物菌群富集培养液与脱氮富集培养基混合再次进行恒温培养，得到第二次富集的土壤脱氮微生物菌群富集培养液；按照1:4-5的体积比，在同样的培养条件下将第二次富集的土壤脱氮微生物菌群富集培养液与脱氮富集培养基混合进行第三次恒温培养；重复上述培养过程3-5次，得到土壤土著脱氮微生物菌群富集培养液；或者从稀土浸矿场地采集淋出液样品，按照1:2-3的体积比将淋出液样品与脱氮富集培养基混合恒温培养(培养温度为28-30℃，转速150-170r/min，培养时间1-3天)，得到第一次富集的淋出液脱氮微生物菌群富集培养液；按照1:3-4的体积比，在同样的培养条件下将第一次富集的淋出液脱氮微生物菌群富集培养液与脱氮富集培养基混合恒温培养，得到第二次富集的淋出液脱氮微生物菌群富集培养液；按照1：4-5的体积比，在同样的培养条件下将第二次富集的淋出液脱氮微生物菌群富集培养液与脱氮富集培养基混合恒温培养；重复上述培养过程3-5次，得到淋出液土著脱氮微生物菌群富集培养液。更进一步的，所述脱氮富集培养基按照重量份数计的配方为：蛋白胨8-12份，NaCl8-12份，酵母提取物3-7份，蒸馏水1000份，pH值7-7.5。更进一步的，土壤样品或淋出液样品的采集方法具体如下：从稀土浸矿场地随机选择至少3个点进行取样，每个点采集100-200g土壤样品；从稀土浸矿场地的集液池、集液沟中随机选择至少3个点进行取样，每个点采集100-200mL淋出液样品；将采集到的土壤样品和淋出液样品置于0-4℃环境中保存备用。更进一步的，步骤(b)所述土著脱氮微生物菌群富集培养液选自土壤土著脱氮微生物菌群富集培养液、淋出液土著脱氮微生物菌群富集培养液中的至少一种，或者两者以任意比例混合形成的混合物。进一步的，步骤(b)中土著脱氮微生物菌群的脱氮筛选培养方法具体如下：按照1:3-6的体积比，将土著脱氮微生物菌群富集培养液与脱氮功能筛选培养基混合恒温培养(培养温度为28-30℃，转速150-170r/min，培养时间1-3天)，得到第一次筛选的土著脱氮微生物菌群；按照1:4-8的体积比，在同样的培养条件下将第一次筛选的土著脱氮微生物菌群与脱氮功能筛选培养基混合恒温培养，得到第二次筛选的土著脱氮微生物菌群；按照1:5-10的体积比，在同样的培养条件下将第二次筛选的土著本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用化学-生物法协同脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中高浓度氨氮的方法，其特征在于包括以下步骤：(a)采用磷酸铵镁沉淀法对稀土浸矿场地残留铵盐淋出液进行预处理使其氨氮浓度降低，得到预处理后的淋出液；(b)稀土浸矿场地淋出液或土壤经分离、富集处理，得到土著脱氮微生物菌群富集培养液，接着对其进行脱氮筛选培养，得到土著脱氮微生物菌群；(c)利用土著脱氮微生物菌群对步骤(a)所得预处理后的淋出液进行微生物脱氮处理即可。/n

【技术特征摘要】
1.利用化学-生物法协同脱除稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中高浓度氨氮的方法，其特征在于包括以下步骤：(a)采用磷酸铵镁沉淀法对稀土浸矿场地残留铵盐淋出液进行预处理使其氨氮浓度降低，得到预处理后的淋出液；(b)稀土浸矿场地淋出液或土壤经分离、富集处理，得到土著脱氮微生物菌群富集培养液，接着对其进行脱氮筛选培养，得到土著脱氮微生物菌群；(c)利用土著脱氮微生物菌群对步骤(a)所得预处理后的淋出液进行微生物脱氮处理即可。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)中稀土浸矿场地残留铵盐淋出液的来源具体如下：通过离子型稀土矿原地浸取工艺的注液系统添加洗脱剂，对稀土浸矿场地残留铵盐进行洗脱，通过收液系统收集洗脱液，即为稀土浸矿场地残留铵盐淋出液。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(a)预处理方法具体如下：向稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中加入镁盐、磷酸盐和pH调节剂，充分搅拌后沉淀分离，得到预处理后的淋出液；其中镁盐、磷酸盐和pH调节剂的加入量需保证溶液中Mg、P、N的摩尔比为1.1-1.3:1-1.2:1，pH值为8.5-10；所述镁盐选自氯化镁、硫酸镁、氧化镁中的至少一种；所述磷酸盐选自磷酸氢二钠或磷酸钠中的至少一种；所述pH调节剂为氢氧化钠水溶液或碳酸钠水溶液。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(a)预处理前、后稀土浸矿场地残留铵盐淋出液中氨氮浓度分别为500-1000mg/L、100-300mg/L。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(b)中土著脱氮微生物菌群富集培养液的分离、富集方法具体如下：从稀土浸矿场地采集土壤样品，按照200-500g:1L的比例将土壤样品与无菌水混合并恒温振荡培养，静置后取上清液，得到土壤样品初始菌悬液；接着按照1:2-3的体积比，将土壤样品初始菌悬液与脱氮富集培养基混合恒温培养，得到第一次富集的土壤脱氮微生物菌群富集培养液；按照1:3-4的体积比，在同样的培养条件下将第一次富集的土壤脱氮微生物菌群富集培养液与脱氮富集培养基混合再次进行恒温培养，得到第二次富集的土壤脱氮微生物菌群富集培养液；按照1:4-5的体积比，在同样的培养条件下将第二次富集的土壤脱氮微生物菌群富集培养液与脱氮富集培养基混合进行第三次恒温培养；重复上述培养过程3-5次，得到土壤土著脱氮微生物菌群富集培养液；
或者从稀土浸矿场地采集淋出液样品，按照1:2-3的体积比将淋出液样品与脱氮富集培养基混合恒温培养，得到第一次富集的淋出液脱氮微生物菌群富集培养液；按照1:3-4的体积比，在同样的培养条件下将第一次富集的淋出液脱氮微生物菌群富集培养液与脱氮富集培养基混合恒温培养，得到第二次富集的淋出液脱氮微生物菌群富集培养液；按照1：4-5的体积比，在同样的培养条件下将第二次富集的淋出液脱氮微生物菌群富集培养液与脱氮富集培养基混合恒温培养；重复上述培养过程3-5次，得到淋出液土著脱氮微生物菌群富集培养液；
所述脱氮富集培养基按照重量份数计的配...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖春桥，胡锦刚，池汝安，刘雪梅，邓祥意，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42