高氨类废水处理工程调试探析范文

[摘要]工程上采用水解-兼氧-好氧生化组合工艺处理哌嗪类高氨废水，评价工艺处理能力及哌嗪废水的处理效果。结果表明，哌嗪类废水可生化性良好，COD、氨氮及总氮均能够得到有效去除。本工程设计工艺适合于处理哌嗪类高氨废水，具有较高应用价值。

[关键词]哌嗪；高氨废水；生化处理；调试

胺类化合物在医药、工业、农业等领域都有广泛的应用，含氮杂环化合物如哌嗪、吡啶、哌啶、吗啉及其衍生物则是重要的医药、农药中间体。最近几年，我国聚氨酯泡沫塑料发展十分迅速，其产量已占聚氨酯产品的80%。哌嗪类物质是生产其硬化剂的主要原料。哌嗪类废水成分复杂、有机物和有机胺含量高，一直存在处理出水氨不达标问题。国内外对含氮杂环类的生物降解研究报道不多，哌嗪类生物降解性能比较差，说明了哌嗪类在工程处理上是一个较大的难题。有研究采用超声波和Fenton试剂处理哌嗪废水，COD去除效率达到90%以上，而采用臭氧氧化也能够获得一定的去除效果，表明了该类废水是可以通过物化手段降解，但是成本极高。目前对于哌嗪类废水的生化处理工艺研究报道极少，尤其是在工程上的运行案例几乎没有介绍。本文通过工程调试研究哌嗪类废水生化处理效果，并探讨其生化处理能力，为哌嗪类废水处理研究和工程设计提供参考。

1研究部分

1.1材料和仪器

废水：来源于某化工企业，生产产品有N-β-羟乙基乙二胺、无水哌嗪、N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、2-甲基哌嗪及高哌嗪。企业废水分为两类：高浓度废水和车间冲洗水等低浓度废水，工程调试废水是通过将高浓度废水和低浓度废水定量配入调节池中。

1.2工程构筑物

工程构筑物全部采用钢砼结构。

1.3工艺流程

高浓度废水和低浓度废水通过泵每天定量给入调节池内均质，控制所需要的废水水质，然后由提升泵连续将废水从调节池给入水解池-兼氧池-好氧池，水解池分解大分子有机物并使有机胺充分氨化，沉淀池沉淀污泥连续补给水解池内的水解污泥，好氧池硝化混合液回流到兼氧池实现反硝化。整个调试期间和后续正常运行期间，无污泥排出。

1.4工程调试方法

工程调试运行期间基本参数如下：水解池、兼氧池、好氧池溶解氧浓度分别为＜0mg•L-1、＜0.5mg•L-1和2~3mg•L-1；沉淀池污泥回流比为1、好氧池混合液回流比为4；污泥浓度为2.4~3g•L-1；温度为20~25℃。在进水流量26m3•d-1的条件下，逐步提高调节池废水浓度，考察有机物、氨氮、总氮去除效果，以确定其有效处理能力。调试时间2个月。

1.5分析方法

参照文献，测定化学需氧量(COD)、污泥浓度(MLSS)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)。

2结果与讨论

2.1工程COD去除效果

工程调试前，污水站已经运行了半年多，一直不稳定。为了评价和优化污水站的运行参数，通过逐步提高进水浓度和提升进水负荷，考察其处理效率。调试开始，进水COD浓度控制在2000mg•L-1左右，由于企业排水水质的变化，进水浓度无法稳定控制。运行开始，随着进水浓度升高，出水浓度基本稳定在100mg•L-1左右，运行1个月左右出水浓度略微降低，稳定在80mg•L-1左右。随后，当进水浓度升高到8000mg•L-1以后，出水COD逐步升高，并当进水浓度为19000mg•L-1左右时，出水COD升高到130mg•L-1左右，COD去除率高达99%以上。显然，再进一步提高进水COD，可预测出水COD会进一步上升。考虑到企业污水水质和成分特点，没有进一步考察更高浓度进水对污水站运行性能的影响。工程调试表明，哌嗪类废水的可生化性良好，适宜于采用生化处理。

2.2工程氨氮去除效果

含氮废水生化处理过程中，有机氮首先转化为氨氮，随后被氧化为硝酸盐。调试开始尽管进水氨氮和总氮浓度比较低(氨氮浓度小于100mg•L-1)，但是出水氨氮较高，达到20mg•L-1左右。随着微生物进一步驯化和进水浓度的提升，出水氨氮明显降低；当进水氨氮浓度小于350mg•L-1时，出水氨氮浓度不高于5mg•L-1。但是当进水氨氮浓度进一步提升到600mg.L-1左右时，出水氨氮浓度升高到13mg•L-1左右。与此同时，出水中氨氮的氧化产物硝酸盐含量随着进水氨氮浓度的升高而升高，但是明显低于氨氮的去除浓度。当进水氨氮浓度为600mg•L-1L左右时，出水硝酸盐氮只有140mg•L-1左右。结果表明，本工程不仅硝化效果良好，而且总氮去除能力也非常高。

2.3工程总氮去除效果

随着我国对富营养化问题和总氮控制的日益重视，工业污水总氮控制迫在眉睫。污水站氨氮去除效果良好，并不能够说明总氮去除效果佳。4。废水中总氮浓度明显高于氨氮，随着进水浓度的提升(最高达1300mg•L-1)，出水总氮也随之升高。在调试初期，总氮去除能力不明显，但是运行一周之后，工程表现出了优异的总氮去除性能，总氮去除率高达78%以上。出水中总氮浓度略微高于硝酸盐氮，说明废水中的有机氮基本上转化为无机氮了。通过废水水质分析发现，废水中COD/TN约14，高于一般城市生活污水，说明了总氮的去除与碳源浓度水平关系较大。

2.4污泥沉降性能

在生化脱氮工程中，污泥沉降能极大地影响了工程的稳定运行。通过测定污泥沉降比考察了污泥沉降性能。工程调试1个月内，各污水池内污泥沉降性能良好，SV为30%左右。随后，缺氧池、好氧池中污泥SV明显上升，并稳定在70%~80%，此时，缺氧池、好氧池内污泥沉降性能变差。调试期间，污泥浓度变化不大，污泥沉降性能与污泥性状关系密切，但同时高浓度硝酸盐的存在会诱使沉降过程中的反硝化，产生的氮气会影响污泥的沉降。通过调试期间数据分析，出水中硝酸盐氮浓度不高于100mg/L时，污泥的沉降性能受反硝化过程影响不大。

3结论

(1)尽管哌嗪类废水组分复杂，但是可生化性良好，对硝化菌和反硝化菌的活性没有抑制性；

(2)水解-缺氧-好氧组合工艺可处理高浓度哌嗪类废水，进水COD、氨氮及总氮浓度最高可达到19000mg/L、600mg/L和1300mg/L左右，处理后出水COD、氨氮及总氮分别为130mg/L、20mg/L和160mg/L左右。

(3)哌嗪类废水水质特点有利于总氮的去除，但是废水浓度高时，污泥沉降性能会受到负面影响。

参考文献

[1]付晓磊，赵春晖，崔洪光，等．哌嗪的氨基酸缀合物的合成、表征及抑菌活性研究[J]．大连大学学报，2014，35(3)：51-55．

[2]高健．有机胺及其配合物[M]．化学工业出版社，2010，3．

[3]马丽红．硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展[J]．石化技术，2016，23(6)：24-25．

[4]古浩贤，冯运成，关志强．三元发泡聚氨酯硬泡在电热水器保温中的应用研究[J]．聚氨酯工业，2016，31(3)：22-25．

[5]孙丽娟，李咏梅，顾国维，等．含氮杂环化合物的生物降解研究进展[J]．四川环境，2005，24(1)：61-64．

[6]陈华军，任平，李冬．超声波强化Fenton试剂处理哌嗪废水的研究．工业水处理，2012，32(2)：59-60．

[7]原国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方法[M]．4版．北京：中国环境科学出版社，2002：104-279．

作者：宋永海1；吴成强2；，林钟秒3；张红燕3；林炜2；吴达兵2 单位：1．临安市太阳镇政府，2．浙江工业大学，3．浙江环龙环境保护有限公司，