摘要：尿素作为现代主要的植物氮肥，随着生产规模的不断扩大，生产过程所产生的废水也面临着重要的环境问题和更严格的技术要求。针对含有尿素和氨的工业废水的处理技术有化学反应、酶催化反应和生物化学反应等几个方面，但目前实行最广且效益最好的为微生物分解技术。该技术主要通过氨化、硝化及反硝化这几种反应，运用相关微生物来实现对废水中尿素和氨的处理。在处理过程中不会产生二次污染物且经济效益可观，值得发展和推广。
关键字：含氮废水；生物处理；硝化；反硝化
1、前言
随着化肥工业的发展，含尿素和氨的废水排出造成了很大的环境污染。尿素虽然在一定程度上对土壤肥沃和植物生长起促进作用，但过量的尿素排入水中，会使水体富营养化，水生植物的疯长，导致水中氧含量的急剧下降，造成水生动物的死亡，进而破坏生态平衡。针对于含氮废水的处理技术，目前最常用的是微生物分解技术，同时在这个方向上对微生物的培养和提高脱氮效率有了进一步的研究和突破。本文从含尿素和氨的废水处理技术发展进程、现行脱氮工艺的重点分析及当下脱氮技术新突破几方面进行阐述。
2、尿素和氨废水处理的相关工艺发展
尿素是由C、N、O、H元素构成的有机物，自然产生于动物的新陈代谢中，经微生物分解，促进植物生长。目前含尿素和氨的工业废水主要来自于生产尿素的化肥厂，其废水处理技术有化学反应、酶催化反应、微生物分解等。化学方法处理技术指在酸性条件下，通过尿素与亚硝酸盐反应实现工业脱氮，反应过程中无二次污染源产生。但反应条件较为苛刻不便于控制，对设备要求程度高，化学品投料成本大，从经济效益来讲不适合于工业废水处理。酶催化技术指在脲酶催化作用下使尿素水解为氨气和二氧化碳，此过程也可通过高温尿素分解实现。因为最后产物中含有氨气，产生了二次污染且经济成本高，不利于推广。微生物分解技术指在各种微生物的水解作用下，通过氨化、硝化、反硝化等环节实现对尿素和氨废水的处理。因为各项催化反应通过微生物自主实现，大大降低了反应成本，同时减少二次污染源的生成。目前市场应用广泛且发展潜能巨大。酚氨回收是指回收并脱除废水当中的酸性气体、氨、酚，确保废水满足生化处理等方面的要求，这是对煤化工生产中的有机废水进行处理的重要环节之一。对于从气化炉中产生的废水，可先进行脱除酸性气体与氨降低其pH，然后通过萃取脱除酚，最后进行溶剂回收。酚的回收通过对酸性气体及氨气的精馏，对含硫酸气与氨进行回收，完成氨回收以后，处在游离状态的氨，其实际含量小于50mg/L，再采用萃取塔连续逆流萃取工艺，使用DIPE二异丙基醚（DIPE）及甲基异丁基酮（MIBK）等作为萃取剂，完成酚回收以后，烃与悬浮固体实际含量在50μg/g以内，且单元酚的实际含量在20μg/g以内，其多元酚萃取率可以达到83%，总酚去除率可达到93%，之前加入的DIPE或MIBK的回收率可达95%以上。最终稀酚水中游离氨含量小于50mg/L，且化学需氧量（COD）实际含量也小于3500mg/L，达到生物处理的要求。
3、废水处理过程
首先通过氨化反应使尿素水解成氨气和二氧化碳，然后发生硝化反应，氧气充足的时在硝酸菌和亚硝酸菌的作用下使氨氮化合物转变为硝酸盐和亚硝酸盐，最后进行反硝化反应，即在缺氧环境里，反硝化菌将亚硝酸盐、硝酸盐转换为氮气的过程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆反应的关键在于微生物的培养，只有保持菌群最适生长及反应条件才能实现反应的高效进行，同时注意及时对菌群进行碳源补充。下面我们将从温度、酸碱度、曝气时间这几方面展开分析。硝化菌、反硝化菌的反应最适温度为常温，但在经过一系列化学反应后含尿素和氨的工业废水排出温度过高，抑制甚至会破坏菌群的反应活性。所以在进行反应前需要将废液温度控制在菌群的最适温度。酸碱度对于菌群的活性也产生着重要影响，我们要注意到反应自身引起的溶液酸碱度的变化并适时进行补充保持酸碱平衡。
4、现在尿素和氨废水处理新工艺
目前针对于除尿素和氨的技术重点依然是生物技术。短程硝化-反硝化技术作为目前主要脱氮工艺的加强版，通过控制温度、酸碱度及水中含氧量的方式提高硝化、反硝化的反应效率。同时通过污泥洗涤技术实现硝化菌和反硝化菌的分离，大大提高了脱氮效率和反应速度。不仅如此，还是简化了工艺流程、减少了化学试剂的投料量和系统供氧量，增加了经济效益。短程硝化-厌氧氨氧化工艺指以亚硝酸盐作为电子受体，使氨与亚硝酸根反应生成氮气，同时辅以硝化反应实现技术整合，使硝化和氨氧化反应同时进行。但在此过程中需要进行硝酸菌和亚硝酸菌的控制来调节反应进程。典型的鲁奇煤制气废水中挥发酚含量为2900～3900mg/L，非挥发酚含量为1600～3600mg/L，氨氮含量为3000～9000mg/L。故预处理多采用物理或化学手段回收废水中高浓度的酚、氨，在资源回用的同时保证后续生物处理工艺的正常稳定运行。高酚氨煤化工废水的预处理技术主要是除油和酚氨回收。煤化工废水中的油类物质包括轻质浮油、乳化油以及焦油等，这部分油类物质很难被微生物降解去除，进入生化系统过高的油含量(≥30mg/L)还会影响生化系统的氧转移效率和降解效果，因此必须在预处理阶段加以去除。当前广泛采用的油类去除工艺是气浮，为了尽量避免各方法的局限性，发挥各处理单元的优势，常利用几种方法联合分级使用来保证除油效率。大唐克旗煤制气废水的预处理环节采用尼克尼+溶气气浮相结合的两级浮选工艺，保证了出水油含量＜20mg/L。传统气浮工艺普遍采用空气作为气源。由哈尔滨工业大学创新研发的氮气气浮除油工艺(国家专利技术)，采用惰性气体(氮气)作为气源，避免了因空气预氧化导致的废水色度加深、泡沫增加以及预氧化中间产物苯醌类物质难以生化降解的问题，为后续生化处理创造了良好的条件。氮气气浮作为EBA工艺的预处理技术，已成功应用于中煤鄂尔多斯能源化工有限公司废水处理工程，有效保障了后续生化处理工艺的稳定运行。酚氨回收处理是将废水中CO2、H2S等酸性气体，游离氨和固定氨，酚类及其他三类有机污染物等进行回收及脱除，使废水达到后续生化处理的要求，是高浓酚氨煤化工有机废水处理的关键环节。酚氨回收工艺技术的差异主要表现在脱氨脱酚的先后顺序，以及脱酚萃取剂的选择上。
5、结束语
尿素作为废水中的主要污染源，其滥排乱排所造成的环境危害不容忽视。解决废水的处理问题根源在于加强工艺的技术革新，使废水处理变得便捷有效同时处理成本低。所以我们应该积极探索废水处理的新途径，同时加强现有的技术完善。我们需要学习分析现有技术发现提升点，引进和学习西方先进的工艺技术来实现高效低成本的废水处理。
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论文作者:米圣伟,王春玉,杨小艳,冯路
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/16
标签：尿素论文; 废水处理论文; 废水论文; 技术论文; 微生物论文; 工艺论文; 含量论文; 《防护工程》2019年第5期论文;