废水处理中的硝化——反硝化工艺分析

废水处理中的硝化——反硝化工艺分析邢文军　张锐(内蒙古化肥厂)　　摘　要　对化肥生产废水现今广泛采用的硝化——反硝化工艺从反应动力学角度作出全面分析,并就结合内蒙古化肥厂废水处理中出现过的问题提出反应动力学的环境因素及工艺控制要点。关键词　硝化——反硝化工艺　反应动力学　环境因素　工艺控制要点1　概述80年代末国内建设的几家年产52万吨尿素的大氮肥厂,全部采用硝化——反硝化工艺(德国鲁奇工艺包)处理生产废水,这些厂于96年陆续投产试运行。内蒙古化肥厂试运行期间,遇到诸如污泥老化、污泥膨胀、污泥失活、出水氰化物和氨氮超标等问题,于是不断分析环境因素温度、pH值、碱度、DO值、抑制性毒物,BOD�TKN值等对硝化一反硝化工艺的影响,调整和优化工艺操作条件,严格工艺控制指标,最终使工艺中出现的问题得到了圆满解决。2　硝化——反硝化工艺211　废水中氮的存在氮在废水中以四种形态存在:有机氮、氨氮、亚硝盐氮和硝酸盐氮。水中氮存在可引起如下主要问题:21111　氮与磷并存时,刺激藻类和其它水生植物的生长繁殖,严重时将发生富营养化现象,且藻类等在夜间要吸收氧,死亡后也会耗氧;21112　由于硝化作用而消耗氧:2NH+4+3O2亚硝酸菌2NO-2+2H2O+4H+2NO-2+O2硝酸细菌2NO-3　　即氧化1mg�l的NH4-N消耗416mg�l的O221113　游离氨对鱼类和饮用该水的畜禽等动物,及用该水浇灌的庄稼有毒害作用;21114　水中NO-3-N浓度高时,婴幼儿用后可能患变性血色蛋白症。212　硝化——反硝化工艺原理硝化——反硝化工艺生化反应原理为:(如图1)(图1)进水沉淀回流污泥剩余污泥出水缺氧曝气器好氧34　第25卷　　　　　　　　　　内蒙古石油化工　　　　　　　　　　　　　　　©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.硝化阶段:有机物+NH+4+O2硝化菌CO2+H2O+NO-2+NO-3该工艺需要外加碳源,因反硝化菌多数为异养兼性的,它需要有机碳源来合成新细胞。用甲醇作为外加碳源较经济,但在工艺处理过程中,甲醇首先与氧反应:3O2+2CH3OH2CO2+4H2O然后剩余甲醇才能于NO-3和NO-2作用这就意味着甲醇作为外加碳源用量将增加。在运行实践中,碳源通常有三个:21211　生活污水内的有机碳,即将生活污水同工艺污水混合后处理;21212　含碳较高的工艺污水,如:合成氨生产中的CO2甲醇洗废水;21213　甲醇卸货站冲洗水。213　硝化——反硝化动力学21311　硝化动力学由莫诺特方程得:ΛNS=(Λmax)NSNKN+N式中:ΛNS—亚硝酸细菌的比增长速率(d-1)(Λmax)NS—亚硝酸细菌的最大比增长速率(时间)-1)N—剩余的限制增长浓度〔质量〕〔容积〕-1KN——饱和常数,它的数值等于ΛNS=(Λmax)NS�2时的基质浓度,通常取15mg�l在废水生物处理中,一般认为碳源和能源是限制增长的营养物(或基质),并以最终生化需氧量(BOD),化学需氧量(COD)或总有机碳计,但其它物质如氮、磷也能够控制增长。在稳定条件下:ΛNS=1QC(污泥龄)由于大多数情况下KN很小,所以就基质而论硝化速度可被认为是零级反应。影响动力学的主要环境因素:a1温度:根据经验公式温度对亚硝酸的(Λmax)NS和(KN)的影响为:(Λmax)NS=(Λmax)NS(15℃)L0.098(T-15)KN=100.051-1.158其中T为运行温度,(Λmax)NS(15