尿素產(chǎn)生廢水的脫總氮處理研究范文

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《當(dāng)代化工雜志》2015年第四期

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑和儀器NaHCO3、甲醇均為工業(yè)級(jí)；SartoriusAG型精密pH計(jì)：德國(guó)賽多利斯公司；DR2800型水質(zhì)分析儀：美國(guó)哈西公司；723N型可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海啟威電子有限公司；BT-210S型電子分析天平：德國(guó)賽多利斯公司；YSI550A型溶氧儀：美國(guó)YSI金泉公司，DP5000在線(xiàn)pH計(jì)：米頓羅；SG3便攜式電導(dǎo)率儀：瑞士梅特勒。試驗(yàn)用SH-pH型pH控制-補(bǔ)料搖床：上海國(guó)強(qiáng)生化工程裝備有限公司。

1.2廢水水質(zhì)試驗(yàn)用水取自某氮肥企業(yè)的污水儲(chǔ)罐。首先經(jīng)過(guò)硝化細(xì)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(yīng)之后的廢水進(jìn)行反硝化脫氮規(guī)律研究，反硝化過(guò)程以甲醇作為碳源。反硝化用水水質(zhì)見(jiàn)表1。

1.3生物樣品來(lái)源硝化階段以撫順石油化工研究院開(kāi)發(fā)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(yàn)方法試驗(yàn)首先利用100L反應(yīng)器，采用亞硝化細(xì)菌為主的活性污泥完成尿素生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生廢水的硝化脫氨氮反應(yīng)，然后再利用硝化反應(yīng)的出水作為反硝化脫氮反應(yīng)的進(jìn)水，采用自動(dòng)控制補(bǔ)料搖床進(jìn)行批次試驗(yàn)，研究反硝化脫氮規(guī)律，確定針對(duì)尿素生產(chǎn)過(guò)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(zhì)-銨的測(cè)定-蒸餾滴定法》測(cè)定；ρ（NO2--N）采用GB7493-1987《水質(zhì)-亞硝酸鹽氮的測(cè)定-分光光度法》測(cè)定；ρ（NO3--N）采用GB7480-1987《水質(zhì)-硝酸鹽氮的測(cè)定-酚二磺酸分光光度法》測(cè)定；DO和溫度采用溶氧儀測(cè)定；pH采用pH計(jì)測(cè)定。COD采用GB11914-1989《水質(zhì)-化學(xué)需氧量的測(cè)定-重鉻酸鹽法》測(cè)定；污泥濃度(以MLSS計(jì))采用重量法測(cè)定。

2結(jié)果與討論

2.1C/N對(duì)反硝化過(guò)程的影響在反硝化過(guò)程中，碳源除了作電子供體外，還作為微生物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而被消耗，所以污水中污染源種類(lèi)和濃度不同，則需要不同的碳氮比。本試驗(yàn)將DO控制在0.5~2.0mg/L范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)初始pH為8.0，污泥濃度(MLSS)為1800mg/L左右，在進(jìn)水C/N分別為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1和6∶1六種情況進(jìn)行試驗(yàn)，反應(yīng)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(duì)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(dāng)C/N≥3∶1時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行6h，總氮去除率達(dá)99%以上；當(dāng)C/N為2∶1時(shí)反應(yīng)進(jìn)行6h，總氮去除率只有76.79%，此后不再進(jìn)行反硝化脫氮；而C/N為1∶1時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行4h總氮去除率達(dá)38.8%，此后停止反硝化，表明碳源不足限制了反硝化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。由此可見(jiàn)充足的碳源是保證反硝化脫氮順利進(jìn)行的必要條件。

2.1.2C/N對(duì)COD去除率的影響從圖2可以看出，C/N不同，顆粒污泥對(duì)COD的去除效果具有明顯差別，在6h前反應(yīng)液中COD的去除率均呈上升趨勢(shì)，且隨著C/N的增加，上升趨勢(shì)變緩；反應(yīng)進(jìn)行6h后，當(dāng)C/N≤3∶1時(shí)，COD去除率達(dá)到80%以上；當(dāng)C/N為5∶1和6∶1時(shí)COD去除率只有56.75%和51.28%，這表明C/N過(guò)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(huì)有大量的剩余COD，這仍然影響出水水質(zhì)。綜合考慮TN和COD的去除，將C/N控制在3∶1左右可同時(shí)滿(mǎn)足脫氮和除COD的需要。

2.2初始pH對(duì)反硝化過(guò)程的影響有文獻(xiàn)報(bào)道反硝化反應(yīng)最適宜的pH值是6.5~7.5，pH高于8或者低于6時(shí)，反硝化速率將大為下降。本實(shí)驗(yàn)將DO控制在0.5~2.0mg/L范圍內(nèi)，C/N為3∶1，MLSS為1800mg/L，進(jìn)水初始pH分別調(diào)整為6.5、7.0、7.5、8.0、8.5和9.0六種情況，反應(yīng)液體積均為150mL。試驗(yàn)過(guò)程中檢測(cè)6h內(nèi)總氮和COD隨反應(yīng)時(shí)間的變化規(guī)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(yīng)時(shí)間的變化情況，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，在同一時(shí)間內(nèi)總氮濃度出現(xiàn)明顯差別。當(dāng)初始pH在8~9之間時(shí)，反應(yīng)過(guò)程差別不大，均在4h將200mg/L的總氮完全脫除；當(dāng)pH為7.5時(shí)反應(yīng)時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)一些，經(jīng)過(guò)5h將200mg/L的總氮完全脫除；而當(dāng)pH為7.0和6.5時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行5h時(shí)，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(jiàn)，要想在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很好的去除效果，初始pH應(yīng)該大于7.5。

2.2.2COD和TN去除率當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行4h后，從圖4的COD和TN的總體去除效果來(lái)看，pH≥8.0的三種情況下，總氮去除率達(dá)99%以上，相應(yīng)COD去除率也高達(dá)80%以上；而當(dāng)pH≤7.5時(shí)，隨著pH的降低，COD和TN的去除率均呈下降趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，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(dá)到高效的脫氮和除COD效果，反應(yīng)器內(nèi)適宜的初始pH是至關(guān)重要的。考慮到反硝化是個(gè)產(chǎn)生堿度的過(guò)程，因此本試驗(yàn)條件下最適初始pH為8.0。

3結(jié)論

用富集馴化的短程反硝化顆粒污泥對(duì)尿素生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生廢水的硝化出水進(jìn)行反硝化脫氮處理。在處理總氮濃度為200mg/L左右的廢水時(shí)，初始pH為8.0、碳氮比3∶1左右，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)總氮和COD的達(dá)標(biāo)處理。

作者：高會(huì)杰孫丹鳳郭志華單位：中國(guó)石化撫順石油化工研究院