含尿素和氨的化工廢水處理技術探討

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探討

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尿素作為現(xiàn)代主要的植物氮肥，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的廢水也面臨著重要的環(huán)境問題和更嚴格的技術要求。針對含有尿素和氨的工業(yè)廢水的處理技術有化學反應、酶催化反應和生物化學反應等幾個方面，但目前實行最廣且效益最好的為微生物分解技術。該技術主要通過氨化、硝化及反硝化這幾種反應，運用相關微生物來實現(xiàn)對廢水中尿素和氨的處理。在處理過程中不會產(chǎn)生二次污染物且經(jīng)濟效益可觀，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土壤肥沃和植物生長起促進作用，但過量的尿素排入水中，會使水體富營養(yǎng)化，水生植物的瘋長，導致水中氧含量的急劇下降，造成水生動物的死亡，進而破壞生態(tài)平衡。針對于含氮廢水的處理技術，目前最常用的是微生物分解技術，同時在這個方向上對微生物的培養(yǎng)和提高脫氮效率有了進一步的研究和突破。

本文從含尿素和氨的廢水處理技術發(fā)展進程、現(xiàn)行脫氮工藝的重點分析及當下脫氮技術新突破幾方面進行闡述。

1 含尿素和氨廢水處理技術的發(fā)展進程

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

（1）化學方法處理技術指在酸性條件下，通過尿素與亞硝酸鹽反應實現(xiàn)工業(yè)脫氮，反應過程中無二次污染源產(chǎn)生。但反應條件較為苛刻不便于控制，對設備要求程度高，化學品投料成本大，從經(jīng)濟效益來講不適合于工業(yè)廢水處理。

（2）酶催化技術指在脲酶催化作用下使尿素水解為氨氣和二氧化碳，此過程也可通過高溫尿素分解實現(xiàn)。因為最后產(chǎn)物中含有氨氣，產(chǎn)生了二次污染且經(jīng)濟成本高，不利于推廣。

（3）微生物分解技術指在各種微生物的水解作用下，通過氨化、硝化、反硝化等環(huán)節(jié)實現(xiàn)對尿素和氨廢水的處理。因為各項催化反應通過微生物自主實現(xiàn)，大大降低了反應成本，同時減少二次污染源的生成。目前市場應用廣泛且發(fā)展?jié)撃芫薮蟆?/p>

2 微生物處理技術的重點分析

（1）反應機理：首先通過氨化反應使尿素水解成氨氣和二氧化碳，然后發(fā)生硝化反應，氧氣充足的時在硝酸菌和亞硝酸菌的作用下使氨氮化合物轉變?yōu)橄跛猁}和亞硝酸鹽，最后進行反硝化反應，即在缺氧環(huán)境里，反硝化菌將亞硝酸鹽、硝酸鹽轉換為氮氣的過程。

（2）反應側重點：反應的關鍵在于微生物的培養(yǎng)，只有保持菌群最適生長及反應條件才能實現(xiàn)反應的高效進行，同時注意及時對菌群進行碳源補充。下面我們將從溫度、酸堿度、曝氣時間這幾方面展開分析。

①溫度影響：硝化菌、反硝化菌的反應最適溫度為常溫，但在經(jīng)過一系列化學反應后含尿素和氨的工業(yè)廢水排出溫度過高，抑制甚至會破壞菌群的反應活性。所以在進行反應前需要將廢液溫度控制在菌群的最適溫度。

②酸堿度影響：酸堿度對于菌群的活性也產(chǎn)生著重要影響，我們要注意到反應自身引起的溶液酸堿度的變化并適時進行補充保持酸堿平衡。在硝化與反硝化過程中氫氧根的生成量就小于消耗量，所以在反應中進行實時檢測并適時補充堿液。

③曝氣時間的影響：曝氣時間主要影響水中的含氧量，而含氧量則決定著反應的進程。從硝化反應和反硝化反應的條件來看，硝化菌為好氧菌而反硝化菌為厭氧菌。那么在進行硝化反應前就需要增強曝氣時間來增加含氧量，在進行反硝化反應前則需要停止曝氣。

3 含尿素和氨廢水處理技術的新突破

目前針對于除尿素和氨的技術重點依然是生物技術。

短程硝化-反硝化技術作為目前主要脫氮工藝的加強版，通過控制溫度、酸堿度及水中含氧量的方式提高硝化、反硝化的反應效率。同時通過污泥洗滌技術實現(xiàn)硝化菌和反硝化菌的分離，大大提高了脫氮效率和反應速度。不僅如此，還是簡化了工藝流程、減少了化學試劑的投料量和系統(tǒng)供氧量，增加了經(jīng)濟效益。

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生成氮氣，同時輔以硝化反應實現(xiàn)技術整合，使硝化和氨氧化反應同時進行。但在此過程中需要進行硝酸菌和亞硝酸菌的控制來調(diào)節(jié)反應進程。

結語：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。解決廢水的處理問題根源在于加強工藝的技術革新，使廢水處理變得便捷有效同時處理成本低。所以我們應該積極探索廢水處理的新途徑，同時加強現(xiàn)有的技術完善。我們需要學習分析現(xiàn)有技術發(fā)現(xiàn)提升點，引進和學習西方先進的工藝技術來實現(xiàn)高效低成本的廢水處理。

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薛明(1983-)，男，漢族，河北邢臺人，工程師，本科，主要從事化工設計與項目管理工作。