氨氮废水排放的解决方案之碳酸钠沉淀
传统的稀土沉淀多采用碳酸氢铵（农业化肥）做沉淀剂，其优点是得到的碳酸稀土沉淀颗粒粗大，易洗涤杂质少。但由于沉淀剂中的NH4+没有利用，全部进入到沉淀废水，导致废水中氨氮含量很高。现在国内废水的排放标准越来越严格，执行力度也逐渐加强，碳铵氢铵沉淀工艺已无法适应当前的发展形势，逐渐退出历史的舞台，转由更加环保绿色的碳酸钠（纯碱）沉淀工艺所替代。
氨氮指以氨或铵离子形式存在的化合氨。氨氮是水体中的主要耗氧污染物，高含量的氨氮会造成地表水富营养化，主要表现为水草、蓝藻等生物大量繁殖，过量消耗水中溶解氧，严重影响水质，并导致鱼类等水生生物缺氧死亡。其氧化产物亚硝酸盐氮同样具有毒性，低浓度的亚硝酸盐氮能使养殖动物的抵抗力降低，容易感染多种疾病，并会破坏红血球，使血液的供氧能力逐渐丧失。此外，亚硝酸盐氮还容易引起动物的肝、脾脏和肾脏的功能不彰，导致体力衰退、精神不佳。
氨氮对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视，为了保护生态环境，减轻水体污染，国家对于废水中的氨氮含量一直有着严格的规定，以前是达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996的一级标准，ρ(NH3-N)≤15mg/L)后才可以排放，现在最新的《稀土工业污染物排放标准》已于2011.1.24日发布，将于10月1日开始执行。在此标准中明确规定了现有稀土生产企业直接排放的废水中氨氮含量≤25mg/L，总氨≤50mg/L；新建企业废水直接排放的废水中氨氮含量≤15mg/L，总氨≤30mg/L；在容易发生严重水环境污染而需采取特别保护措施的地区，直接排放的废水中氨氮含量≤10mg/L，总氨≤20mg/L。
目前，氨氮废水的处理方法主要有以下的各种处理工艺：生物方法有硝化和藻类养殖；物理方法有反渗透、蒸馏、氨吹脱、土壤灌溉等；化学法有离子交换法、化学沉淀法、折点氯化、电化学处理、催化裂解等。高浓度氨氮废水处理的常用方法有生物法和物化法。稀土氨氮废水中COD仅200mg/L左右，废水可生化性很低，反硝化时碳源严重不足，所以不适合用生物法处理。采用氨与磷镁发生反应，生成磷酸氨镁沉淀难溶复盐，稀土氨氮废水的氨氮去除率可达60%～85%，而且生成的磷酸氨镁沉淀中含有N、P、Mg可作为农田肥料使用，但目前市场上难以找到大量的镁盐矿粉，药剂所需的费用太高，最终仅能降低氨氮排放但不能做到达标排放，不适用于工业生产的大规模使用。采用碱性蒸氨法处理，虽然处理原理简单易操作，但是反应不充分，部分铵盐流失浪费，处理后废水较难达标排放。直接蒸发浓缩法虽然工艺简单、流程短，蒸发后的冷却水完全可以回用，废水经处理后基本可以实现“零排放”，但由于工业废水水量大，处理运行费用很高，按日处理100吨废水计算，日耗煤在20吨以上，高额的运行费用企业很难承受。
综合比较各种方法的优缺点，均不能彻底解决稀土企业的高浓度氨氮废水排放问题，仅能降低氨氮的排放，但无法达到排放的合格标准。结合国家的环保政策，为解决氨氮排放问题，很多厂家已经从源头上做起，即将现有的碳铵沉淀稀土改为钠盐沉淀稀土。
钠盐沉淀已经工业应用的有碳酸氢钠沉淀和碳酸钠沉淀两种。碳酸氢钠沉淀的优点是沉淀剂碱性较弱，稀土不容易生成胶状的氢氧化物，因碱性弱导致沉淀颗粒性好，产品粒度较大。但其缺点也很明显，因产品颗粒大导致洗水用量很大，已知的部分企业采用碳酸氢钠沉淀后为将Na2O洗涤合格，洗水用量为稀土REO的20倍以上，洗水量十分巨大，洗涤时间很久。
常规方法的碳酸钠沉淀稀土所生成的碳酸稀土是无定形絮状胶体沉淀 ,含有大量的水和杂质，体积庞大、过滤慢、纯度不高，产品总量相对偏低、杂质Cl-和Na2O偏高，不少企业都尝试过碳酸钠沉淀，但由于以上的诸多不便，最终限制了碳酸钠沉淀的进一步推广应用。 针对这些问题，五矿（北京）稀土研究院进行关键技术的研发和技术集成创新，成功研发了碳酸钠晶型沉淀稀土的的生产工艺，提升我国稀土行业生产技术水平，满足行业可持续协调发展需求。本工艺最主要的特点在于以下三方面：
一、特殊晶种的制备
常规沉淀的碳酸盐体积大杂质多，根源在于碳酸盐颗粒的晶型不好，颗粒中包裹大量水和气体。我们采用特殊的晶种制备工艺，将沉淀过程中包裹在颗粒中的气体以泡沫的形式释放，得到的晶型碳酸盐颗粒细小、致密，易沉降，易洗涤，以此种晶型碳酸盐做晶种，产品沉降性好，液固比可达到5:1-10:1。
二、沉淀过程控制
通过沉淀过程的温度、浓度、流速、pH控制，可以将碳酸钠沉淀的处理量提高到与碳酸氢铵相当的水平。沉淀快速，处理量大，稀土和沉淀剂浓度均大于1.2mol/L，采用5m3的沉淀罐，2小时可沉淀1m3稀土料液。通过沉淀过程的控制杂质不会包裹在沉淀颗粒中，Na+和Cl-均易于洗涤。
三、沉淀的后处理
得到的碳酸盐沉淀水洗处理后可得到Cl-
采用碳酸钠晶型沉淀稀土的工艺，可以在不增加沉淀设备的前提下，达到和碳酸氢铵相同的处理量，常规5m3沉淀罐1小时可沉淀1m3镧铈料液或0.5m3镨钕料液，最终产品指标REO>99.5%，Cl-
