含尿素和氨的化工廢水處理技術(shù)探討

薛明(東華工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024)

含尿素和氨的化工廢水處理技術(shù)探討

薛明(東華工程科技股份有限公司，安徽 合肥 230024)

尿素作為現(xiàn)代主要的植物氮肥，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的廢水也面臨著重要的環(huán)境問(wèn)題和更嚴(yán)格的技術(shù)要求。針對(duì)含有尿素和氨的工業(yè)廢水的處理技術(shù)有化學(xué)反應(yīng)、酶催化反應(yīng)和生物化學(xué)反應(yīng)等幾個(gè)方面，但目前實(shí)行最廣且效益最好的為微生物分解技術(shù)。該技術(shù)主要通過(guò)氨化、硝化及反硝化這幾種反應(yīng)，運(yùn)用相關(guān)微生物來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中尿素和氨的處理。在處理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染物且經(jīng)濟(jì)效益可觀，值得發(fā)展和推廣。

含氮廢水;生物處理;硝化;反硝化

隨著化肥工業(yè)的發(fā)展，含尿素和氨的廢水排出造成了很大的環(huán)境污染。尿素雖然在一定程度上對(duì)土壤肥沃和植物生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，但過(guò)量的尿素排入水中，會(huì)使水體富營(yíng)養(yǎng)化，水生植物的瘋長(zhǎng)，導(dǎo)致水中氧含量的急劇下降，造成水生動(dòng)物的死亡，進(jìn)而破壞生態(tài)平衡。針對(duì)于含氮廢水的處理技術(shù)，目前最常用的是微生物分解技術(shù)，同時(shí)在這個(gè)方向上對(duì)微生物的培養(yǎng)和提高脫氮效率有了進(jìn)一步的研究和突破。

本文從含尿素和氨的廢水處理技術(shù)發(fā)展進(jìn)程、現(xiàn)行脫氮工藝的重點(diǎn)分析及當(dāng)下脫氮技術(shù)新突破幾方面進(jìn)行闡述。

1 含尿素和氨廢水處理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

尿素是由C、N、O、H元素構(gòu)成的有機(jī)物，自然產(chǎn)生于動(dòng)物的新陳代謝中，經(jīng)微生物分解，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。目前含尿素和氨的工業(yè)廢水主要來(lái)自于生產(chǎn)尿素的化肥廠，其廢水處理技術(shù)有化學(xué)反應(yīng)、酶催化反應(yīng)、微生物分解等。

（1）化學(xué)方法處理技術(shù)指在酸性條件下，通過(guò)尿素與亞硝酸鹽反應(yīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)脫氮，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)二次污染源產(chǎn)生。但反應(yīng)條件較為苛刻不便于控制，對(duì)設(shè)備要求程度高，化學(xué)品投料成本大，從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)講不適合于工業(yè)廢水處理。

（2）酶催化技術(shù)指在脲酶催化作用下使尿素水解為氨氣和二氧化碳，此過(guò)程也可通過(guò)高溫尿素分解實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樽詈螽a(chǎn)物中含有氨氣，產(chǎn)生了二次污染且經(jīng)濟(jì)成本高，不利于推廣。

（3）微生物分解技術(shù)指在各種微生物的水解作用下，通過(guò)氨化、硝化、反硝化等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)尿素和氨廢水的處理。因?yàn)楦黜?xiàng)催化反應(yīng)通過(guò)微生物自主實(shí)現(xiàn)，大大降低了反應(yīng)成本，同時(shí)減少二次污染源的生成。目前市場(chǎng)應(yīng)用廣泛且發(fā)展?jié)撃芫薮蟆?/p>

2 微生物處理技術(shù)的重點(diǎn)分析

（1）反應(yīng)機(jī)理：首先通過(guò)氨化反應(yīng)使尿素水解成氨氣和二氧化碳，然后發(fā)生硝化反應(yīng)，氧氣充足的時(shí)在硝酸菌和亞硝酸菌的作用下使氨氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}和亞硝酸鹽，最后進(jìn)行反硝化反應(yīng)，即在缺氧環(huán)境里，反硝化菌將亞硝酸鹽、硝酸鹽轉(zhuǎn)換為氮?dú)獾倪^(guò)程。

（2）反應(yīng)側(cè)重點(diǎn)：反應(yīng)的關(guān)鍵在于微生物的培養(yǎng)，只有保持菌群最適生長(zhǎng)及反應(yīng)條件才能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的高效進(jìn)行，同時(shí)注意及時(shí)對(duì)菌群進(jìn)行碳源補(bǔ)充。下面我們將從溫度、酸堿度、曝氣時(shí)間這幾方面展開(kāi)分析。

①溫度影響：硝化菌、反硝化菌的反應(yīng)最適溫度為常溫，但在經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)后含尿素和氨的工業(yè)廢水排出溫度過(guò)高，抑制甚至?xí)茐木旱姆磻?yīng)活性。所以在進(jìn)行反應(yīng)前需要將廢液溫度控制在菌群的最適溫度。

②酸堿度影響：酸堿度對(duì)于菌群的活性也產(chǎn)生著重要影響，我們要注意到反應(yīng)自身引起的溶液酸堿度的變化并適時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充保持酸堿平衡。在硝化與反硝化過(guò)程中氫氧根的生成量就小于消耗量，所以在反應(yīng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并適時(shí)補(bǔ)充堿液。

③曝氣時(shí)間的影響：曝氣時(shí)間主要影響水中的含氧量，而含氧量則決定著反應(yīng)的進(jìn)程。從硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)的條件來(lái)看，硝化菌為好氧菌而反硝化菌為厭氧菌。那么在進(jìn)行硝化反應(yīng)前就需要增強(qiáng)曝氣時(shí)間來(lái)增加含氧量，在進(jìn)行反硝化反應(yīng)前則需要停止曝氣。

3 含尿素和氨廢水處理技術(shù)的新突破

目前針對(duì)于除尿素和氨的技術(shù)重點(diǎn)依然是生物技術(shù)。

短程硝化-反硝化技術(shù)作為目前主要脫氮工藝的加強(qiáng)版，通過(guò)控制溫度、酸堿度及水中含氧量的方式提高硝化、反硝化的反應(yīng)效率。同時(shí)通過(guò)污泥洗滌技術(shù)實(shí)現(xiàn)硝化菌和反硝化菌的分離，大大提高了脫氮效率和反應(yīng)速度。不僅如此，還是簡(jiǎn)化了工藝流程、減少了化學(xué)試劑的投料量和系統(tǒng)供氧量，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

短程硝化-厭氧氨氧化工藝指以亞硝酸鹽作為電子受體，使氨與亞硝酸根反應(yīng)生成氮?dú)猓瑫r(shí)輔以硝化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)整合，使硝化和氨氧化反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。但在此過(guò)程中需要進(jìn)行硝酸菌和亞硝酸菌的控制來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)進(jìn)程。

結(jié)語(yǔ)：尿素作為廢水中的主要污染源，其濫排亂排所造成的環(huán)境危害不容忽視。解決廢水的處理問(wèn)題根源在于加強(qiáng)工藝的技術(shù)革新，使廢水處理變得便捷有效同時(shí)處理成本低。所以我們應(yīng)該積極探索廢水處理的新途徑，同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)有的技術(shù)完善。我們需要學(xué)習(xí)分析現(xiàn)有技術(shù)發(fā)現(xiàn)提升點(diǎn)，引進(jìn)和學(xué)習(xí)西方先進(jìn)的工藝技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高效低成本的廢水處理。

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[2]李陳,周忠華.含尿素和氨的化工廢水處理[J].化學(xué)工程師,2007,(10):44-46.

[3]胡繼峰,劉懷.含氨廢水處理技術(shù)及工藝設(shè)計(jì)方案[J].水處理技術(shù),2013,(04):244-246.

薛明(1983-)，男，漢族，河北邢臺(tái)人，工程師，本科，主要從事化工設(shè)計(jì)與項(xiàng)目管理工作。