氮肥廠(chǎng)含氨廢水處理技術(shù)

氮肥生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生高濃度的氨氮廢水，可以采用汽提吹脫法、離子交換法、化學(xué)氧化法和吸附法等進(jìn)行處理，但目前應用最廣泛的廢水脫氮技術(shù)還是生物法。近十年來(lái)，隨著(zhù)生物脫氮理論的發(fā)展，人們開(kāi)發(fā)了多種新型、高效的生物脫氮工藝，如SHARON工藝、厭氧氨氧化工藝等。這些工藝的共同特征是在實(shí)現短程硝化的基礎上進(jìn)行脫氮。短程硝化在硝化階段只將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，可以節約25%的供氧量，在反硝化階段可以節約40%的有機碳源，同時(shí)具有減少污泥產(chǎn)量和占地面積等優(yōu)點(diǎn)。因此短程硝化反硝化作為一種高效低耗的生物脫氮工藝成為污水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。國外已經(jīng)有短程硝化工藝工程應用的實(shí)例，如荷蘭鹿特丹Dokhaven市政污水處理廠(chǎng)的污泥消化液處理工程、荷蘭Lichtenvoorde制革廢水處理項目、日本三重縣半導體加工廢水處理項目和荷蘭Olburgen土豆加工廢水處理項目。國內在這方面的研究起步較晚，研究者主要針對人工配水、垃圾滲濾液、味精廢水、焦化廢水等進(jìn)行了研究，采用短程硝化反硝化工藝成功處理氮肥廠(chǎng)高氨氮廢水的研究還未見(jiàn)報道。

筆者實(shí)驗采用生物強化技術(shù)，對氮肥廠(chǎng)高氨氮廢水進(jìn)行短程硝化反硝化脫氮研究，取得良好的實(shí)驗效果，為該技術(shù)的實(shí)際推廣和應用提供了理論依據。

1實(shí)驗部分

1.1試劑和儀器

試劑：NaHCO3、甲醇均為工業(yè)級。

儀器：SartoriusAG型精密pH計，德國賽多利斯公司；723N型可見(jiàn)分光光度計，上海舜宇恒平科技有限公司；LC-213型鼓風(fēng)干燥箱，上海愛(ài)斯佩克環(huán)境儀器有限公司；2X-8型真空泵，南光機器有限公司；BT-210S型電子分析天平，德國賽多利斯公司；YSI550A型溶氧儀，美國YSI金泉公司；DR2800型水質(zhì)分析儀，美國哈西公司。

1.2廢水水質(zhì)

廢水取自國內某氮肥事業(yè)部尿素車(chē)間含氨廢水儲罐。廢水氨氮質(zhì)量濃度為1.0×105mg/L（5次平均值），pH為10.73。實(shí)驗過(guò)程中用自來(lái)水將廢水分別稀釋到氨氮質(zhì)量濃度為200~800mg/L進(jìn)行處理，稀釋后的pH在9.5～9.8之間。

1.3實(shí)驗菌種

實(shí)驗用硝化微生物菌種為筆者實(shí)驗室采用逐漸提高基質(zhì)氨氮濃度的專(zhuān)利技術(shù)富集得到的高效亞硝酸菌，實(shí)驗用反硝化菌種是采用專(zhuān)利技術(shù)獲得的亞硝酸型反硝化菌。

1.4實(shí)驗裝置

實(shí)驗的硝化部分在有效容積為500L的不銹鋼曝氣反應器中進(jìn)行，見(jiàn)圖1。

反應器進(jìn)水先通過(guò)水溫調節池后，再按照設計流量通過(guò)水泵打入硝化池。在硝化菌的作用下發(fā)生硝化脫氨氮反應，硝化池內設有pH和DO自控系統，自動(dòng)調節酸堿度和溶解氧濃度。反硝化部分在有效容積為150L的不銹鋼反應器中進(jìn)行，見(jiàn)圖2。

反應器內設有可以調速的攪拌系統，在反硝化菌作用下完成脫氮反應。

1.5分析方法

NO2--N采用GB7493—1987《水質(zhì)—亞硝酸鹽氮的測定—分光光度法》測定；NO3--N采用GB7480—1987《水質(zhì)—硝酸鹽氮的測定—酚二磺酸分光光度法》測定；NH3-N采用GB7478—1987《水質(zhì)—銨的測定—蒸鎦和滴定法》測定；DO和溫度采用溶氧儀測定；pH采用pH計測定。COD采用GB11914—1989《水質(zhì)—化學(xué)需氧量的測定—重鉻酸鹽法》測定；污泥濃度（以MLSS計）采用重量法測定。

2結果與討論

在進(jìn)水溫度為15～20℃，HRT為24h，甲醇作為反硝化碳源，碳氮質(zhì)量比小于3∶1，微生物的接種量為1500mg/L（以MLSS計）的條件下對氮肥廠(chǎng)高氨氮廢水進(jìn)行短程硝化反硝化脫氮研究。運行過(guò)程中只對pH進(jìn)行監測，不進(jìn)行調節。

反應前3h是菌體對高pH的耐受期，pH由最初的9.7左右降低到9.0左右，這個(gè)時(shí)期繼續反應1h后pH由9.0左右急劇下降到7.8左右，此時(shí)菌體的活性增強，進(jìn)入快速硝化期。當菌體度過(guò)耐受期后氨氮去除速率加快，最快可達36.07mg/（L•h）。

2.1進(jìn)水氨氮負荷對NH3-N去除率的影響

系統連續運行中，通過(guò)調整進(jìn)水氨氮濃度調整進(jìn)水氨氮負荷，以考察進(jìn)水氨氮負荷對NH3-N去除率的影響，結果見(jiàn)圖3。

由圖3可見(jiàn)，在進(jìn)水氨氮負荷由0.374kg/（m3•d）提高到0.667kg/（m3•d）的過(guò)程中，NH3-N去除率始終高于97%，NH3-N的去除效果并沒(méi)有受到進(jìn)水氨氮負荷的影響。

2.2進(jìn)水氨氮負荷對亞硝化率的影響

進(jìn)水氨氮負荷對亞硝化率〔m（NO2-－N）/m（NOx--N）〕的影響見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，當進(jìn)水氨氮負荷由0.374kg/（m3•d）逐漸提高到0.667kg/（m3•d）的過(guò)程中，亞硝化率始終穩定在80%左右，最低為74.6%、最高為81.0%。亞硝化率并沒(méi)有因為進(jìn)水氨氮負荷的提高而下降。

2.3總氮去除率的變化趨勢

系統運行過(guò)程中總氮質(zhì)量濃度及總氮去除率的變化趨勢見(jiàn)圖5。

由圖5可見(jiàn)，當總氮質(zhì)量濃度從524.1mg/L逐漸提高到694.9mg/L的過(guò)程中，反硝化作用沒(méi)有受到影響，出水總氮去除率一直穩定在90%以上。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3結論

（1）筆者實(shí)驗室富集、保存的高效硝化細菌能適應尿素生產(chǎn)過(guò)程中氨氮廢水的高pH并有效去除廢水中的NH3-N，菌體馴化期pH呈緩慢下降趨勢，當菌體度過(guò)耐受期后氨氮去除速率加快，最快可達36.07mg/（L•h）。

（2）在連續實(shí)驗裝置上，控制水力停留時(shí)間為24h，進(jìn)水NH3-N負荷由0.387kg/（m3•d）逐漸提高到0.667kg/（m3•d）的過(guò)程中，出水NH3-N去除率始終高于97%，亞硝化率始終穩定在80%左右。

（3）在碳氮質(zhì)量比低于3∶1、水力停留時(shí)間為24h條件下，系統對總氮的去除率穩定在90%以上。說(shuō)明短程硝化反硝化工藝處理氮肥廠(chǎng)的高濃度氨氮廢水是可行的，它能夠節省反硝化碳源，同時(shí)獲得較好的脫氮效果。