利用水葫芦从低浓度稀土溶液中富集回收稀土的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种利用水葫芦等水生植物从低浓度稀±溶液中富集回收稀±并使 水中的稀±和氨氮达到排放要求的方法。不仅能够回收宝贵的稀±资源，而且能够明显减 少水体污染物对矿区居民用水和矿区流域内农业用水带来的不良影响。属于稀±湿法冶金 和环境保护技术领域。 技术背景
[0002] 在冶金过程中会产生许多含低浓度稀±和锭的溶液或废水。从运些低浓度稀± 溶液中富集回收稀±不仅可W充分利用宝贵的稀±资源，而且可W大大减少废水排放。例 如，离子吸附型稀±资源的开发过程中，在矿山和分离厂均会产生。尤其是W原地浸析技术 为主导的开采技术，还存在着一些严重的环境影响问题，除了植被破坏、山体滑坡外，水体 污染也相当严重。由于地质资料不够，注入的硫酸锭等浸矿剂的浓度大，尾矿中的电解质 残留量高，在后续自然渗析和雨水浸淋下会产生大量的渗滤液。运些渗滤液中所含的稀± 浓度从几个卵m到几百个卵m不等。运些污水扩散快，范围广，给矿区居民用水和矿区流 域周边农业用水带来了巨大的不良影响。我们在两处废弃十年W上的原地浸矿矿山区域采 集了多个淋滤废水进行分析，结果表明其中锭离子分别为218mg/L和140mg/L，REO分别为 32. 50mg/L和35. 87mg/l，均大大超过了排放要求。任其排放，不仅也对稀±资源造成了巨 大的浪费，而且对环境产生了严重的影响。因此，离子吸附型稀±原地浸矿区域的水体污染 已引起人们的广泛重视，急需发展一些高效率低成本的回收稀±并处理废水的新技术新方 法。
[0003] 围绕上述问题，近年来开展了许多有关离子吸附型稀±矿山废水的处理方法研 究。主要有物理方法和化学方法，包括沉淀、吸附、萃取、离子交换、膜分离等等。通过大量的 研究开发工作，已经提出了一些可W达到回收稀上并使废水达到排放标准的技术方案。但 运些方法的主要问题是成本偏高，在稀±价格水平不高的情况下，其实施的经济效益难W 体现。
[0004] 相对于物理化学法而言，生物生态修复技术的提出较晚。利用水生植物净化废水 的技术是近十年来才开始得到重视，在离子吸附型稀±矿山废水处理中的应用还没有见到 报道，是一个新的研究开发领域。水生植物净化废水技术的最大优点是可W充分利用太阳 能和生物质能，通过水生植物来吸附和吸收水中的无机和有机污染物，包括重金属离子和 锭氮，通过收获植物体的形式便可将污染物从水中清除。运种方法对于去除废水中的重金 属离子和其他一些污染物的效果已经得到广泛的确认，但其实际应用还受到很大的限制。 一是水生植物本身对环境的影响问题，需要得到重视和正确面对；二是水生植物的处理和 综合利用问题。尽管已经开展了将它们用作生物质能转化或肥料或吸附剂或饲料的研究， 但其效果和经济环境效益还不够理想，技术性和经济性还需要进一步提高。 阳〇化]在W往的W水葫芦等水生植物来处理废水的研究中，主要利用的是水葫芦的生物 质，用作燃料、饲料、通过产生氨气、甲烧气、沼气和醇等能源化合物来开发其生物质能。但 其产生的效益还不足W弥补其投资和生产成本。因此，其推广应用受到了抑制。
[0006] 水葫芦等水生植物用于处理废水的瓶颈在于如何提高其应用的经济性，在经济性 合理的前提下才能防止水葫芦的无序扩散带来的负面影响。目前，人们普遍把水葫芦当成 一种能带来"生态灾难"的外来引进物种的典型。其原因在于它快速的生长与利用不够之 间的矛盾。早期在用作饲料和肥料上有所建树，其影响还不显现。后来由于养殖业的规模 化、饲料的标准化W及化肥的广泛应用使水葫芦的应用受到抑制，从而导致大量的水葫芦 在广阔的水域疯长，给航运和水生态造成了很大的负面影响。因此，水葫芦的高值化利用技 术是解决其应用推广的关键技术。在W往的将水葫芦用于废水处理的应用中，由于许多重 金属的量不大，价值也不高，回收利用价值不高，而且其作为饲料和肥料的应用也有潜在的 风险，运大大限制了其应用推广。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是针对现有技术的不足，为了解决水葫芦应用上的难题，提供一种 利用水葫芦从低浓度稀±溶液中富集回收稀±的方法，达到合理利用的目标。
[0008] 本发明W提高水葫芦利用价值为突破口，通过研究水葫芦对低浓度稀±溶液中稀 ±元素的富集规律和特征，提出了具体的放养水葫芦、采收水葫芦W及从水葫芦中回收稀 ±并利用其生物质能的具体方法。解决了W往水葫芦等水生植物不能很好用于废水处理的 技术和经济瓶颈问题。所解决的技术问题包括溶液的抑，溫度，处理方式、放养密度、采收依 据和时间等等。具体方法是在低浓度稀±溶液中放养水葫芦，利用水葫芦对稀±和锭的强 吸收吸附作用，使水体中的锭氮、稀上和其它金属离子进入水葫芦而得到净化；进入水葫芦 中的稀±可^在水葫芦生物质转化和能源利用过程中加W回收。其流程框图见图1。
[0009] 本发明所述利用水葫芦从低浓度稀±溶液中富集回收稀±的方法为：
[0010] (1)将P册-7之间，溫度在10°CW上的低浓度稀±溶液放入池塘中，的低浓度稀± 溶液放入池塘中，并放养足量的水葫芦，通过不同的稀±溶液与水葫芦接触的模式，使溶液 中的稀及部分氨氮能被水葫芦吸收并富集在其根茎叶中，经过一段时间后使低浓度稀 ±废水中的有害物得到去除，达到排放要求。
[0011] (2)将开始泛黄的吸收稀±达到饱和的水葫芦取出，经压棒脱水，干燥；（3)将所 得的
[0012] 水葫芦用作燃料或生物质能转化，然后从灰尘或残渣或渣液中回收稀± ;
[001引 （4)放养了水葫芦的溶液，当稀出农度降低到Img/LW下，氨氮降低到25mg/LW下 时可W直接排放。若未达到，则需将低浓度稀±废水放入另一池塘进行处理，或加大水葫芦 的放养量，直到水质达到国家排放标准。
[0014] 所述步骤（1)中的稀±浓度W氧化物计为l-lOOmg/L氨氮浓度lO-lOOmg/L;从 回收稀±的目标来看，最佳稀±和氨氮浓度在30mg/LW上，从废水处理达标排放的目标来 看，最佳稀上浓度在80mg/LW下，氨氮浓度在30mg/LW下；
[0015] 所述步骤（1)中的在低浓度稀±溶液中放养的水葫芦量W水葫芦放养面积计占 水域面积的10-90%，放养密度为0.l-25Kg/m2;从清明到冬至的溫热季节，水葫芦从放养或 分裂发生到收获需要3-30天，与溶液中的稀±和锭浓度范围有关，也与溶液与水葫芦接触 的模式相关。
[0016] 所述步骤（I)中的稀±溶液与水葫芦接触的模式包括单级即单池塘间歇式也即： 池塘中的溶液量和水葫芦量一次性按比例加入，水葫芦不断分裂生长并陆续采集，直到溶 液中的稀±和锭浓度降低到要求范围、单级即单池塘连续式也即：池塘中的溶液量和水葫 芦量开始时是一次性按比例加入，水葫芦不断分裂生长并陆续采集，溶液从一头陆续加入， 另一头陆续引出，保持出水溶液中的稀±和锭浓度在要求范围、多级即多池塘连续式，也 良P