生物膜法脫氨技術(shù)在合成丁苯橡膠工業(yè)廢水中的應用

孫海盛 戴繼紅

摘 要：生物膜法脫氮技術(shù)在工業(yè)廢水處理中被廣泛應用，是廢水處理技術(shù)領(lǐng)域中比較成熟的一門技術(shù)。采用生物膜法脫氮技術(shù)對合成丁苯橡膠工業(yè)廢水進行處理，本文主要考察廢水溫度、PH、溶解氧以及污泥濃度對去除氨氮的影響，確定了在應用過程中的以上影響因素的適用范圍，以便提高處理效果。

關(guān)鍵詞：生物膜法；脫氨氮；合成丁苯橡膠工業(yè)廢水；影響因素

某合成丁苯橡膠生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)能力為23萬噸/年，其廢水處理工藝為污水預處理+生化處理兩個基本單元組成。隨著地方政府對工業(yè)廢水排放要求不斷提高，山東省從2012年開始執(zhí)行氨氮不大于5？mg/L的廢水排放標準，排放標準非常嚴格。因為生物膜法脫氮技術(shù)較為成熟，因此用生物膜法去除廢水中的氨氮在工藝上容易找到突破口。

1 生物脫氮技術(shù)的基本原理

合成丁苯橡膠工業(yè)廢水中存在著有機氮、氨氮、氨水、硝態(tài)氮等形式的氮，而其中以有機氮和氨氮為主要形式。在生物處理過程中，有機氮被氨化菌氧化分解，而后經(jīng)硝化過程轉(zhuǎn)化變?yōu)镹O3-N和NO2-N，最后通過反硝化作用使硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮氣，而逸入大氣。由此可見，有機氮進行生物脫氮可分為氨化-硝化-反硝化三個步驟，生物脫氮的關(guān)鍵在于硝化和反硝化。

反應過程如下：

①氨化反應以氨基酸為例：RCHNH2COOH+O2→ROOH+CO2+ NH3 （1）

②硝化反應：NH4++1.86O2+1.98HCO3-→0.021C5H7NO2+1.04H2O+0.98NO3-+1.88H2CO3 （2）

從上式可知，1毫克氨氮氧化為硝態(tài)氮要消耗7.07毫克堿（以CaCO3），并消耗4.25毫克氧[1]。在不考慮硝化反應過程中硝化菌的增殖，其反應可簡化為

NH4++O2→NO3-+2H++H2O （3）

按此式計算，氧的消耗量為4.57毫克，堿度消耗量為7.14毫克。

一般認為反硝化反應在偏酸性條件下進行，對溶解氧也有比較苛刻的條件，要求溶解氧小于0.5mg/L才能進行硝化反應。

2 合成丁苯橡膠工業(yè)廢水處理工藝

2.1 原處理工藝

2012年以前由于執(zhí)行地方排放標準對氨氮的要求不算太高，只要不大于15mg/L就可進行排放。其合成丁苯橡膠廢水處理工藝流程為：丁苯裝置出水→丁苯污水預處理→生化處理→達標后排海。其中生化處理包括：厭氧酸化階段→生化曝氣階段→沉降→接觸氧化池→沉降→排海。因丁苯預處理出水氨氮一般在30～40mg/L之間，經(jīng)過生化處理后很容易達到排放標準。

2.2 現(xiàn)在處理工藝

從2012年開始嚴格執(zhí)行5mg/l的地方排放標準，繼續(xù)利用原來的生化處理工藝將很難實現(xiàn)達標排放。對接觸氧化階段進行功能調(diào)整，實現(xiàn)生物法去除氨氮的功能。工藝流程為：厭氧酸化階段→生化曝氣階段→沉降→加堿混合→MBBR硝化階段→沉降→達標排海。正常的硝化污泥培養(yǎng)、馴化時間較長，為了節(jié)約時間，從某煉油廠引進硝化污泥直接進行馴化，大大節(jié)省了馴化時間。

3 硝化反應影響因素

3.1 溫度

在生物硝化系統(tǒng)中，硝化細菌對溫度的變化較為敏感，一般溫度在5～35℃的范圍內(nèi)，硝化細菌能夠正常新陳代謝。當溫度低于15℃的時候，硝化細菌的處理能力有明顯下降；低于10℃時硝化細菌只能維持生命基本特征；溫度越高硝化細菌的處理能力越強，當然溫度過高硝化細菌將會大量死亡，在工程實際應用過程中將溫度最好控制在30～35℃。

3.2 PH

硝化細菌不但對溫度變化敏感，對PH值的變化也非常敏感，最佳PH值應控制在8.0～8.5范圍之內(nèi)，在這樣的條件下硝化細菌的硝化速度最快，耗堿的速度也是最快。因為硝化反應是產(chǎn)酸的過程（如（3）反應式），要保證硝化細菌的生長環(huán)境必須外加液堿維持在堿性環(huán)境中。當廢水PH值低于7時 不及時加堿時，硝化細菌的反應速度將會降低；PH低于6時硝化細菌會很快死亡；當廢水PH值大于9以上硝化細菌的反應速度同樣會降低，但是回復到8.0～8.5時很快反應就會回復。（注氨氮濃度單位：mg/L）

4 反硝化反應影響因素

由于反硝化作用產(chǎn)生的調(diào)節(jié)為厭氧或缺氧狀態(tài)，即溶解氧在0.3～0.5mg/L之間[2]，硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮及其它氮氧化物才能作為電子受體被還原為氮氣，而現(xiàn)在硝化反應后端繼續(xù)進行鼓風曝氣使溶解氧大于2mg/L以上，所以說本工藝處理丁苯橡膠廢水只是進行了硝化反應沒有進行反硝化反應。

5 結(jié)語

在近兩年的實際應用過程中，來水水量保持基本穩(wěn)定的條件下，溫度控制在30℃到35℃之間，硝化細菌長勢良好。通過調(diào)整曝氣量，控制溶解氧在2mg/l到5mg/l之間，污泥感觀同比溶解氧大于5mg/l以上要結(jié)實，并容易沉降，出水懸浮物較低。通過對PH值的考察，當PH≤6時，硝化細菌會很快死亡；當PH≥9時，硝化反應速度降低，但PH回復到8.0—8.5之間時速度反應又恢復，可以說明當PH≥9時硝化反應受到抑制。污泥濃度在生物脫氨氮技術(shù)中起到比較重要作用，污泥濃度的高低與系統(tǒng)抗沖擊能力大小有一定對應關(guān)系，當污泥濃縮在2mg/L時受來水水質(zhì)影響較大，例如：COD較高或氨氮較高時，出水水質(zhì)相應較高；當污泥濃度在4mg/L左右時，系統(tǒng)出水受來水水質(zhì)影響不大，說明當污泥濃度在4mg/L左右時硝化系統(tǒng)既能夠去除COD又能去除氨氮。

參考文獻：

[1]唐受印，等.水處理工程師手冊[M].化學工業(yè)出版社，2000.

[2]耿安朝，等.廢水生物處理發(fā)展與實踐[M].東北大學出版社，1997.