短程硝化反硝化處理合成氨工業廢水的試驗研究

李 萍

(陽煤集團太原化工新材料有限公司，山西 太原 030400)

合成氨是指由氮和氫在高溫、高壓和催化劑存在下直接合成的氨。合成氨工業是農業氮肥和工業氨生產原料的基礎，在國民經濟中占有舉足輕重的地位。近年來，我國合成氨工業得到了迅猛的發展。據統計，我國有生產合成氨企業近1 000家，合成氨(折純)年產量一直位居世界之首。我國絕大多數合成氨生產的原料以煤炭為主，約占76%[1]，其工藝流程主要分為造氣、脫硫、碳化、精制、合成等工序。據了解，合成氨工業生產的各個工序都會產生大量的廢水，且廢水具有“缺、高、多、大”的特性，即，合成氨廢水缺乏廢水處理微生物所必須的營養物質，從而不利于合成氨廢水的處理；合成氨廢水整體水溫較高(40 ℃～60 ℃)，高溫條件下，微生物的活性明顯受到抑制；合成氨工業每個工序產生的廢水污染物不盡相同，具有多而雜的特點；合成氨生產過程中，每個工序都要排放大量的廢水。

近年來，我國不斷探索高效、合理、適宜的合成氨廢水處理工藝技術。研究發現，生物脫氮新技術短程硝化反硝化可以彌補傳統生物脫氮技術的不足[2]，是目前廢水生物脫氮領域的研究重點內容之一。為此，本文將短程硝化反硝化技術應用于合成氨工業廢水處理的試驗研究，以尋求合成氨工業廢水處理的新工藝與新方法。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗用水及接種污泥

表1 試驗所用煤化工廢水水質

1.2 試驗裝置及主要設備

本試驗裝置采用SBR反應器，反應器池體部分由鋼板焊制，內部作防腐處理。試驗裝置示意圖如圖1所示。

圖1 試驗裝置示意圖

試驗裝置中，1—中控裝置；2—抽水管；3-攬拌器，S8型，7臺，碳鋼防腐；4—調節桶，Φ1.5 m×2.5 m，1座，PE材料；5—進水管；6—水泵，AP12型，6臺，Q=4 m3/h，H=11.5 m；7—液位計，ZCF—P-2-L，5個，PP材料；8—SBR，4.4 m×3 m×2.7 m，1座，防腐處理；9—曝氣管，Φ260 mm，26只，0.112 kg O2/m3h～0.185 kg O2/m3h；10—排泥管；11—出水管；12—鼓風機，ASR40,2臺，0.63 m3/min·臺；13—轉子流量計路；14—碳源投料桶，Φ1 m×1.4 m，1座，PE材料；15—碳源計量泵，VA50，1臺，Q=66 L/h；16—堿度投加桶，Φ1 m×1.4 m，1座，PE材料；17—堿度計量泵，VA50，1臺，Q=66 L/h；18—中控線路[3]。

1.3 試驗檢測項目與分析方法

2 短程硝化反硝化過程的實現

2.1 SBR反應器的啟動

圖2 反應器啟動階段CODCr去除率周期變化

圖3 反應器啟動階段去除率周期變化

2.2 短程硝化反硝化污泥的培養與馴化

圖4 短程硝化反硝化啟動階段CODCr去除率周期變化

圖5 短程硝化反硝化啟動階段去除率周期變化

3 短程硝化過程影響因素硏究

4 實際運行效果

圖6 實時控制階段去除率周期變化

5 結論

合成氨等重污染產業廢水氨氮濃度較高，且含有一定量的礦物油、硫化物、氰化物等，難于有效處理。而短程硝化反硝化生物脫氮技術具有能耗低、污泥產量少、避免二次污染的優勢，特別適合處理高氨氮、高N/C的廢水。在曝氣量為40 m3/h、pH值為8.5、C/N約為4的最佳實時控制條件下，合成氨廢水出水符合《合成氨工業水污染物排放標準》(GB13458-01)的要求。因此，此法值得在合成氨工業領域推廣應用。