李 萍

(陽煤集團(tuán)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(yè)是農(nóng)業(yè)氮肥和工業(yè)氨生產(chǎn)原料的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。近年來，我國合成氨工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國有生產(chǎn)合成氨企業(yè)近1 000家，合成氨(折純)年產(chǎn)量一直位居世界之首。我國絕大多數(shù)合成氨生產(chǎn)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(jù)了解，合成氨工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)工序都會(huì)產(chǎn)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(yǎng)物質(zhì)，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(yè)每個(gè)工序產(chǎn)生的廢水污染物不盡相同，具有多而雜的特點(diǎn)；合成氨生產(chǎn)過程中，每個(gè)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(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，生物脫氮新技術(shù)短程硝化反硝化可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)的不足[2]，是目前廢水生物脫氮領(lǐng)域的研究重點(diǎn)內(nèi)容之一。為此，本文將短程硝化反硝化技術(shù)應(yīng)用于合成氨工業(yè)廢水處理的試驗(yàn)研究，以尋求合成氨工業(yè)廢水處理的新工藝與新方法。

1 試驗(yàn)材料和方法

1.1 試驗(yàn)用水及接種污泥

表1 試驗(yàn)所用煤化工廢水水質(zhì)

1.2 試驗(yàn)裝置及主要設(shè)備

本試驗(yàn)裝置采用SBR反應(yīng)器，反應(yīng)器池體部分由鋼板焊制，內(nèi)部作防腐處理。試驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)裝置示意圖

試驗(yàn)裝置中，1—中控裝置；2—抽水管；3-攬拌器，S8型，7臺(tái)，碳鋼防腐；4—調(diào)節(jié)桶，Φ1.5 m×2.5 m，1座，PE材料；5—進(jìn)水管；6—水泵，AP12型，6臺(tái)，Q=4 m3/h，H=11.5 m；7—液位計(jì)，ZCF—P-2-L，5個(gè)，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(fēng)機(jī)，ASR40,2臺(tái)，0.63 m3/min·臺(tái)；13—轉(zhuǎn)子流量計(jì)路；14—碳源投料桶，Φ1 m×1.4 m，1座，PE材料；15—碳源計(jì)量泵，VA50，1臺(tái)，Q=66 L/h；16—堿度投加桶，Φ1 m×1.4 m，1座，PE材料；17—堿度計(jì)量泵，VA50，1臺(tái)，Q=66 L/h；18—中控線路[3]。

1.3 試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目與分析方法

2 短程硝化反硝化過程的實(shí)現(xiàn)

2.1 SBR反應(yīng)器的啟動(dòng)

圖2 反應(yīng)器啟動(dòng)階段CODCr去除率周期變化

圖3 反應(yīng)器啟動(dòng)階段去除率周期變化

2.2 短程硝化反硝化污泥的培養(yǎng)與馴化

圖4 短程硝化反硝化啟動(dòng)階段CODCr去除率周期變化

圖5 短程硝化反硝化啟動(dòng)階段去除率周期變化

3 短程硝化過程影響因素硏究

4 實(shí)際運(yùn)行效果

圖6 實(shí)時(shí)控制階段去除率周期變化

5 結(jié)論

合成氨等重污染產(chǎn)業(yè)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(shù)具有能耗低、污泥產(chǎn)量少、避免二次污染的優(yōu)勢(shì)，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(shí)時(shí)控制條件下，合成氨廢水出水符合《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13458-01)的要求。因此，此法值得在合成氨工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。