尿素生产过程中含氨废水生物处理技术

CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2009年第28卷增刊·156·化工进展尿素生产过程中含氨废水生物处理技术高会杰，李志瑞，黎元生（中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁抚顺113001）摘要：综述了尿素生产过程中含氨废水的处理技术，介绍了SBR工艺和A/O及其改进工艺在化肥行业的应用情况，重点阐述了抚顺石油化工研究院生物法处理该废水中氨氮的技术现状。水力停留时间22h条件下连续运行时，富集优化的硝化细菌能够将尿素车间800mg/L左右的氨氮降至5mg/L以下，系统运行稳定。当总氮浓度为200mg/L左右、水力停留时间24h时，氨氮去除率达96%以上；C/N高于3∶1条件下，总氮去除率达77%以上。关键词：尿素；含氨废水；处理技术；脱除率尿素作为一种高浓度的氮肥品种在全世界总产量已达80Mt/a左右[1]。我国自20世纪60年代开发和引进尿素生产技术，先后建成30多套大型装置和40多套中型装置。尿素企业生产装置在平稳运行时产生的含氨废水大都能通过处理后回收利用或达标排放，但装置开停工过程中产生的高浓度含氨废水则通常会对污水处理厂的运行造成冲击。当排污实行总量控制后，采用稀释污染物后排放的方法已经不可取。化肥生产企业要彻底解决废水中的氨氮污染问题，除了考虑技术上的可行性外，还要考虑经济上的可承受性。很多企业都在致力于寻求经济合理、适合本企业发展的含氨废水处理途径。1尿素生产含氨废水的生物法研究进展废水中的氨氮除了采用气提吹脱法、离子交换法、化学氧化法、吸附法等进行处理，目前应用最广泛的废水脱氮技术还是生物法[2]。生物法包括传统硝化-反硝化脱氮技术和新型生物脱氮技术（包括短程硝化-反硝化工艺、厌氧氨氧化及其组合工艺、好氧脱氮工艺及Canon工艺和Oland工艺等）。在大型化肥厂污水处理中应用较多的还是传统的硝化-反硝化脱氮技术。为了获得较好的脱氮效果，大多都是从生化构筑物（反应器结构）及工艺流程方面对传统工艺进行了改进。1.1反应器结构的改进微生物在构筑物中可以分为悬浮生长型和固着生长型两大类，由此反应器的结构由悬浮污泥法、氧化沟法发展到生物滤池、生物转盘和生物流化床等型式。近年来，为了获得更好的脱碳除氮效果，包括天津大学在内的多所高校和科研单位都对高效脱氮反应器进行大量研究和改进。天津大学研究了鼓泡塔生物反应器[3]处理南京金陵化肥厂排放的含氨废水（NH3＜450mg/L，COD＜1000mg/L），实验室小试结果出水氨氮低于5mg/L、COD低于50mg/L；此后由天津大学[4]等三家单位共同承担的“气升环流生物反应器”在腾飞化工总厂处理化肥生产含氨废水（氨氮：206～395mg/L，COD：111.36～203.12mg/L），中试研究结果COD和NH4+-N的去除率分别在75%和98%以上，出水COD＜50mg/L，NH4+-N＜10mg/L。目前，固定化生物流化床技术用于处理某尿素厂50～500mg/L的氨氮废水，中试试验结果表明：当水力停留时间平均为21h时，出水总氮平均浓度为26.63mg/L，去除效率为90%，出水氨氮平均浓度为6.51mg/L，去除率可达96%[5]。沧州大化股份有限公司为提高废水排放达标率和实现污水回用，对该厂氨氮含量低于100mg/L、COD低于150mg/L的废水采用ABFT工艺工艺进行中试试验，中试结果氨氮处理效果明显，去除率基本在90%以上，但COD处理效果不稳定，去除率只有48%[6]。反应器结构的改进能够提高化肥废水中氨氮的去除率，但是以上新型反应器的小试、中试试验均是处理氨氮含量低于500mg/L的化肥厂含氨废水，对浓度高于500mg/L的化肥厂含氨废水处理及工业应用试验尚未见报道。1.2工艺流程的改进1.2.1SBR及其改进工艺早在1914年，英国Alden与Lockett等发明的活性污泥法就属于间歇运行处理污水。但由于曝气器和自控设备的问题，运行管理极不方便，后来改为连续流活性污泥法工艺。20世纪80年代前后，由于自动化、计算机等高新技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用（电动阀、气动阀、溶增刊高会杰等：尿素生产过程中含氨废水生物处理技术·157·解氧传感器、水位传感器等），此项技术获得重大进展。使得间歇活性污泥法的运行管理也逐渐实现了自动化。1979年，美国R.L.Irvine等根据试验结果首先提出SBR工艺，属于间歇进水，间歇排水。循环式活性污泥法（CASS工艺）是SBR工艺的一种新的模式。在20世纪70年代开始得到研究和应用。该工艺所用反应池由生物选择区、兼氧区和主反应区组成。目前由于国外CASS技术的拥有厂家对其技术进行保密，所以有关CASS工艺的资料十分有限，大多数的设计参数均是半经验数据。尽管如此该工艺还是在全世界范围内得