尿素產生廢水的脫總氮處理研究范文

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《當代化工雜志》2015年第四期

1實驗部分

1.1試劑和儀器NaHCO3、甲醇均為工業級；SartoriusAG型精密pH計：德國賽多利斯公司；DR2800型水質分析儀：美國哈西公司；723N型可見分光光度計：上海啟威電子有限公司；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，DP5000在線pH計：米頓羅；SG3便攜式電導率儀：瑞士梅特勒。試驗用SH-pH型pH控制-補料搖床：上海國強生化工程裝備有限公司。

1.2廢水水質試驗用水取自某氮肥企業的污水儲罐。首先經過硝化細菌脫氨氮處理后，廢水中累積了大量的亞硝酸鹽，然后利用硝化反應之后的廢水進行反硝化脫氮規律研究，反硝化過程以甲醇作為碳源。反硝化用水水質見表1。

1.3生物樣品來源硝化階段以撫順石油化工研究院開發的以亞硝酸菌為主的硝化污泥[7]作為接種污泥，反硝化階段以亞硝酸鹽為底物的反硝化菌為主的反硝化顆粒污泥[8]作為接種污泥。

1.4試驗方法試驗首先利用100L反應器，采用亞硝化細菌為主的活性污泥完成尿素生產過程產生廢水的硝化脫氨氮反應，然后再利用硝化反應的出水作為反硝化脫氮反應的進水，采用自動控制補料搖床進行批次試驗，研究反硝化脫氮規律，確定針對尿素生產過程排放廢水的反硝化適宜pH和碳氮比。

1.5分析方法ρ（NH3-N）采用GB7478-1987《水質-銨的測定-蒸餾滴定法》測定；ρ（NO2--N）采用GB7493-1987《水質-亞硝酸鹽氮的測定-分光光度法》測定；ρ（NO3--N）采用GB7480-1987《水質-硝酸鹽氮的測定-酚二磺酸分光光度法》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-化學需氧量的測定-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

2.1C/N對反硝化過程的影響在反硝化過程中，碳源除了作電子供體外，還作為微生物生長所需營養物質而被消耗，所以污水中污染源種類和濃度不同，則需要不同的碳氮比。本試驗將DO控制在0.5~2.0mg/L范圍內，調節初始pH為8.0，污泥濃度(MLSS)為1800mg/L左右，在進水C/N分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1和6∶1六種情況進行試驗，反應液體積均為150mL，考察不同C/N條件下的反硝化脫氮效果。

2.1.1C/N對TN去除率的影響從圖1可以看出，在不同C/N條件下顆粒污泥脫氮效果存在很大差別。當C/N≥3∶1時，反應進行6h，總氮去除率達99%以上；當C/N為2∶1時反應進行6h，總氮去除率只有76.79%，此后不再進行反硝化脫氮；而C/N為1∶1時，反應進行4h總氮去除率達38.8%，此后停止反硝化，表明碳源不足限制了反硝化反應的繼續進行。由此可見充足的碳源是保證反硝化脫氮順利進行的必要條件。

2.1.2C/N對COD去除率的影響從圖2可以看出，C/N不同，顆粒污泥對COD的去除效果具有明顯差別，在6h前反應液中COD的去除率均呈上升趨勢，且隨著C/N的增加，上升趨勢變緩；反應進行6h后，當C/N≤3∶1時，COD去除率達到80%以上；當C/N為5∶1和6∶1時COD去除率只有56.75%和51.28%，這表明C/N過高將影響COD的去除效果，雖然能保證良好的脫氮效果，但是水樣中會有大量的剩余COD，這仍然影響出水水質。綜合考慮TN和COD的去除，將C/N控制在3∶1左右可同時滿足脫氮和除COD的需要。

2.2初始pH對反硝化過程的影響有文獻報道反硝化反應最適宜的pH值是6.5~7.5，pH高于8或者低于6時，反硝化速率將大為下降。本實驗將DO控制在0.5~2.0mg/L范圍內，C/N為3∶1，MLSS為1800mg/L，進水初始pH分別調整為6.5、7.0、7.5、8.0、8.5和9.0六種情況，反應液體積均為150mL。試驗過程中檢測6h內總氮和COD隨反應時間的變化規律。

2.2.1TN去除效果圖3是不同初始pH條件下總氮濃度隨反應時間的變化情況，隨著反應的進行，在同一時間內總氮濃度出現明顯差別。當初始pH在8~9之間時，反應過程差別不大，均在4h將200mg/L的總氮完全脫除；當pH為7.5時反應時間相對長一些，經過5h將200mg/L的總氮完全脫除；而當pH為7.0和6.5時，反應進行5h時，總氮濃度分別降低到159.24和152.11mg/L，去除效果很差。由此可見，要想在短時間內達到很好的去除效果，初始pH應該大于7.5。

2.2.2COD和TN去除率當反應進行4h后，從圖4的COD和TN的總體去除效果來看，pH≥8.0的三種情況下，總氮去除率達99%以上，相應COD去除率也高達80%以上；而當pH≤7.5時，隨著pH的降低，COD和TN的去除率均呈下降趨勢。由此可見，初始pH不但影響TN的去除效果，同樣影響COD的去除效果。要想達到高效的脫氮和除COD效果，反應器內適宜的初始pH是至關重要的。考慮到反硝化是個產生堿度的過程，因此本試驗條件下最適初始pH為8.0。

3結論

用富集馴化的短程反硝化顆粒污泥對尿素生產過程中產生廢水的硝化出水進行反硝化脫氮處理。在處理總氮濃度為200mg/L左右的廢水時，初始pH為8.0、碳氮比3∶1左右，可以同時實現總氮和COD的達標處理。

作者：高會杰孫丹鳳郭志華單位：中國石化撫順石油化工研究院