尿素产生废水的脱总氮处理研究范文

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《当代化工杂志》2015年第四期

1实验部分

1.1试剂和仪器NaHCO3、甲醇均为工业级；SartoriusAG型精密pH计：德国赛多利斯公司；DR2800型水质分析仪：美国哈西公司；723N型可见分光光度计：上海启威电子有限公司；BT-210S型电子分析天平：德国赛多利斯公司；YSI550A型溶氧仪：美国YSI金泉公司，DP5000在线pH计：米顿罗；SG3便携式电导率仪：瑞士梅特勒。试验用SH-pH型pH控制-补料摇床：上海国强生化工程装备有限公司。

1.2废水水质试验用水取自某氮肥企业的污水储罐。首先经过硝化细菌脱氨氮处理后，废水中累积了大量的亚硝酸盐，然后利用硝化反应之后的废水进行反硝化脱氮规律研究，反硝化过程以甲醇作为碳源。反硝化用水水质见表1。

1.3生物样品来源硝化阶段以抚顺石油化工研究院开发的以亚硝酸菌为主的硝化污泥[7]作为接种污泥，反硝化阶段以亚硝酸盐为底物的反硝化菌为主的反硝化颗粒污泥[8]作为接种污泥。

1.4试验方法试验首先利用100L反应器，采用亚硝化细菌为主的活性污泥完成尿素生产过程产生废水的硝化脱氨氮反应，然后再利用硝化反应的出水作为反硝化脱氮反应的进水，采用自动控制补料摇床进行批次试验，研究反硝化脱氮规律，确定针对尿素生产过程排放废水的反硝化适宜pH和碳氮比。

1.5分析方法ρ（NH3-N）采用GB7478-1987《水质-铵的测定-蒸馏滴定法》测定；ρ（NO2--N）采用GB7493-1987《水质-亚硝酸盐氮的测定-分光光度法》测定；ρ（NO3--N）采用GB7480-1987《水质-硝酸盐氮的测定-酚二磺酸分光光度法》测定；DO和温度采用溶氧仪测定；pH采用pH计测定。COD采用GB11914-1989《水质-化学需氧量的测定-重铬酸盐法》测定；污泥浓度(以MLSS计)采用重量法测定。

2结果与讨论

2.1C/N对反硝化过程的影响在反硝化过程中，碳源除了作电子供体外，还作为微生物生长所需营养物质而被消耗，所以污水中污染源种类和浓度不同，则需要不同的碳氮比。本试验将DO控制在0.5~2.0mg/L范围内，调节初始pH为8.0，污泥浓度(MLSS)为1800mg/L左右，在进水C/N分别为1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1和6∶1六种情况进行试验，反应液体积均为150mL，考察不同C/N条件下的反硝化脱氮效果。

2.1.1C/N对TN去除率的影响从图1可以看出，在不同C/N条件下颗粒污泥脱氮效果存在很大差别。当C/N≥3∶1时，反应进行6h，总氮去除率达99%以上；当C/N为2∶1时反应进行6h，总氮去除率只有76.79%，此后不再进行反硝化脱氮；而C/N为1∶1时，反应进行4h总氮去除率达38.8%，此后停止反硝化，表明碳源不足限制了反硝化反应的继续进行。由此可见充足的碳源是保证反硝化脱氮顺利进行的必要条件。

2.1.2C/N对COD去除率的影响从图2可以看出，C/N不同，颗粒污泥对COD的去除效果具有明显差别，在6h前反应液中COD的去除率均呈上升趋势，且随着C/N的增加，上升趋势变缓；反应进行6h后，当C/N≤3∶1时，COD去除率达到80%以上；当C/N为5∶1和6∶1时COD去除率只有56.75%和51.28%，这表明C/N过高将影响COD的去除效果，虽然能保证良好的脱氮效果，但是水样中会有大量的剩余COD，这仍然影响出水水质。综合考虑TN和COD的去除，将C/N控制在3∶1左右可同时满足脱氮和除COD的需要。

2.2初始pH对反硝化过程的影响有文献报道反硝化反应最适宜的pH值是6.5~7.5，pH高于8或者低于6时，反硝化速率将大为下降。本实验将DO控制在0.5~2.0mg/L范围内，C/N为3∶1，MLSS为1800mg/L，进水初始pH分别调整为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5和9.0六种情况，反应液体积均为150mL。试验过程中检测6h内总氮和COD随反应时间的变化规律。

2.2.1TN去除效果图3是不同初始pH条件下总氮浓度随反应时间的变化情况，随着反应的进行，在同一时间内总氮浓度出现明显差别。当初始pH在8~9之间时，反应过程差别不大，均在4h将200mg/L的总氮完全脱除；当pH为7.5时反应时间相对长一些，经过5h将200mg/L的总氮完全脱除；而当pH为7.0和6.5时，反应进行5h时，总氮浓度分别降低到159.24和152.11mg/L，去除效果很差。由此可见，要想在短时间内达到很好的去除效果，初始pH应该大于7.5。

2.2.2COD和TN去除率当反应进行4h后，从图4的COD和TN的总体去除效果来看，pH≥8.0的三种情况下，总氮去除率达99%以上，相应COD去除率也高达80%以上；而当pH≤7.5时，随着pH的降低，COD和TN的去除率均呈下降趋势。由此可见，初始pH不但影响TN的去除效果，同样影响COD的去除效果。要想达到高效的脱氮和除COD效果，反应器内适宜的初始pH是至关重要的。考虑到反硝化是个产生碱度的过程，因此本试验条件下最适初始pH为8.0。

3结论

用富集驯化的短程反硝化颗粒污泥对尿素生产过程中产生废水的硝化出水进行反硝化脱氮处理。在处理总氮浓度为200mg/L左右的废水时，初始pH为8.0、碳氮比3∶1左右，可以同时实现总氮和COD的达标处理。

作者：高会杰孙丹凤郭志华单位：中国石化抚顺石油化工研究院