短程硝化反硝化处理来自FCC催化剂生产中含氨废水高会杰

PETROLEUMPROCESSINGANDPETROCHEMICALS2010年第41卷第1期--短程硝化反硝化处理来自FCC催化剂生产中含氨废水高会杰，李志瑞，黎元生(中国石化抚顺石油化工研究院，抚顺113001)摘要采用富集驯化的短程硝化和反硝化活性污泥脱除催化剂生产过程中产生的污水中的NH3—N。试验结果表明，进水氨氮浓度在775～1090mg/L波动，硝化过程水力停留时间24h，系统稳定运行后出水氨氮浓度低于15mg/L，硝化产物以亚硝态氮为主，氨氮去除率和亚硝化率分别稳定在95%和96%以上；反硝化过程中当m(C)/m(N)为3:1、水力停留时间为16h时，总氮去除率稳定在95%以上。关键词：短程硝化反硝化催化裂化催化剂含氨污水1前言催化裂化(FCC)催化剂生产过程中产生的污水中含有大量的氨氮[1-2]。由于FCC催化剂生产过程外排水量高、氨氮浓度差别大，通常要采取污污分流-分治的策略[3]，即污水中氨氮浓度很高(2000～20000mg/L)的部分采用汽提方法回收氨，氨氮含量低于15mg/L的污水直接排放或回用，对于氨氮浓度在1000mg/L左右的中等浓度污水通常要采用生物法进行处理。传统生物法作为常规污水处理的终端技术，在处理高氨氮、化学需氧量(COD)低的废水时，由于碳源不能满足反硝化的要求，因此总氮去除率不高[4]。目前这部分中等浓度氨氮废水的治理是FCC催化剂生产企业达到环保要求所要关心的首要问题[5]。短程硝化反硝化工艺由于可以节省40%的碳源和25%的能耗，符合目前大力提倡的节能减排要求[6]，已经成为污水处理领域的研究热点。国内外学者针对垃圾渗滤液[7]、焦化高氨废水[8]、高氨氮猪场废水[9]、含海水污水[10]等进行了广泛的研究，但将短程硝化反硝化工艺成功用于处理FCC催化剂生产过程产生的含氨污水的研究还未见报道。本课题采用生物强化技术，考察了将筛选驯化的液态硝化污泥和反硝化污泥直接应用于低COD的含氨污水处理过程。2实验2.1主要试剂和仪器NaHCO3、NaNO2均为工业级。SartoriusAG型精密pH计，德国赛多利斯公司生产；DR2800型水质分析仪，美国哈西公司生产；723N型可见分光光度计，上海启威电子有限公司生产；LC-213型鼓风干燥箱，上海爱斯佩克环境仪器有限公司生产；2X-8型真空泵，南光机器有限公司生产；BT-210S型电子分析天平，德国赛多利斯公司生产；YSI550A型溶氧仪，美国YSI金泉公司生产。2.2污水水质水样取自中国石化某催化剂生产厂FCC催化剂生产综合车间，污水pH值为7.45，水质特点见表1。表1FCC催化剂含氨污水水质分析项目数据NH3-N1169NO2--N3.65NO3--N2.21COD404Cl-4080碱度116.42.3污泥来源利用参考文献[11]所述的方法富集得到的以亚硝酸菌为主的硝化污泥和以亚硝态氮为氮源、在溶解氧浓度低于1.0mg/L的条件下驯化的短程反硝化污泥。2.4分析方法NH3—N浓度采用GB7478—87《水质-铵的测定-蒸镏和滴定法》测定；NO2—N浓度采用收稿日期：2009-07-20；修改稿收到日期：2009-09-26。作者简介：高会杰，女，硕士，工程师，现从事环境微生物的研究工作。mg/L环境保护2010年第41卷第1期-0-GB7493—87《水质-亚硝酸盐氮的测定-分光光度法》测定；NO3—N浓度采用GB7480—87《水质-硝酸盐氮的测定——酚二磺酸分光光度法》测定；溶解氧(DO)浓度和温度采用溶氧仪测定；pH值采用pH计测定；COD浓度采用GB11914—89《水质-化学需氧量的测定——重铬酸盐法》测定；污泥浓度(以MLSS计)采用重量法测定。3结果与讨论3.1硝化过程硝化过程在有效体积为500L的不锈钢曝气反应器内进行，保藏的硝化菌自然解冻后按MLSS为1500mg/L接种到反应器内进行连续运行实验，水力停留时间为24h，pH值自动控制在6.0～9.0，DO浓度控制在0.5～3.5mg/L，室温（20～30℃），反应过程中用NaHCO3溶液调节pH值。3.1.1硝化过程中DO和pH值的变化硝化过程中DO浓度和pH值的变化规律见图1。由图1可见，系统运行422h以前，DO浓度为1.5～2.5mg/L，pH值为7.7～7.8；422h后DO浓度和pH值突然上升，424h时分别达到5.15mg/L和7.91，此时提高进水氨氮负荷，则DO浓度和pH值很快恢复到正常状态，稳定运行时DO浓度维持在2.0～2.5mg/L，pH值稳定在7.7～7.8。由此可见，工艺参数DO浓度和pH值出现的这种特征点可以作为提高基质浓度的判断依据。1.52.53.54.55.5420424428432436440444/hDO/mg·L-17.57.67.77.87.98.0pH图1硝化过程中DO浓度和pH值的变化规律pHDO020040060080010001200360384408432456480504528552/h/mg·L-1图2进出水氨氮浓度随运行时间的变化处理中等浓度的催化剂生产过程中产生的含氨废水时，系统运行19天后进入稳定期。3.1.3硝化过程中出水亚硝化率的变化硝化过程中出水亚硝化率的变化见图3。由图3可见，当进水氨氮负荷在0.543～0.763kg/(m3·d)范围内波动时，亚硝化率始终高于96%。0.400.600.801.001.201.401.60360384408432456480504/h/kg·(m3·d)-15060708090100,%图3亚硝化率的变化3.1.4硝化过程中氨氮去除率硝化过程中氨氮去除率见图4。在反应器稳定运行过程中多次调整进水氨氮负荷，从图4可以看出，当氨氮负荷在0.543～0.763kg/(m3·d)范围内波动时，氨氮去除率始终高于95%，说明进水负荷的波动并没有影响脱氨氮效果。3.2反硝化过程反硝化部分在有效体积为150L带搅拌的反应器内进行，按MLSS为1800mg/L投加刚培养的新鲜反硝化污泥，室温下进行连续运行试验，水力停留时间为16h，以甲醇为反硝化碳源，m(C)/m(N)为3:1，运行过程中对pH值不进行调节。总氮去除率的变化见图5。从图5可以看出，当进水亚硝氮浓度从650mg/L逐渐提高到800mg/L的过程中，反硝化作用没有受到影响，出水总氮去3.1.2硝化过程中进出水氨氮浓度的变化图2为进出水中氨氮浓度随运行时间的变化情况。由图2可见，进水氨氮浓度从775mg/L提高到1090mg/L的过程中，出水氨氮浓度出现了小幅波动。运行19天后，当进水氨氮浓度为952～1049mg/L时，出水氨氮浓度均低于15mg/L，系统运行稳定。表明在2010,Vol.41,No.1--高会杰等.短程硝化反硝化处理来自FCC催化剂生产中含氨废水0.400.600.801.001.201.401.60360384408432456480504528552/h/kg·(m3·d)-15060708090100,%图4氨氮去除率的变化500600700800900360384408432456480504528552/h/mg·L-15060708090100,%除率一直稳定在95%以上。4结论（1）在连续试验装置上，当水力停留时间为24h时，用驯化并保藏的液态硝化污泥能够将中等浓度的催化剂生产含氨废水中的氨氮处理至[1][2][3][4][5][6][7][8][9][10][11]图5总氮去除率的变化TREATINGAMMONIA-CONTAININGWASTEWATERFROMFCCCATALYSTPRODUCTIONBYSHORT-CUTNITRIFICATION-DENITRIFICATIONGaoHuijie,LiZhirui,LiYuansheng(FushunResearchInstituteofPetroleum＆Petrochemicals,SINOPEC,Fushun113001)AbstractThenitrifyinganddenitrifyingactivatedsludgeculturedbyFushunResearchInstituteofPetroleum＆PetrochemicalsisadoptedtoremoveammonianitrogeninthewastewaterfromFCCcatalystproductionplant.Theresultsshowthatwhentheammonianitrogenconcentrationoftheinfluentisintherangeof775—1090mg/Landthehydraulicresidencetime(HRT)ofnitrificationis24h,theammonianitrogenconcentrationoftheeffluentislessthan15mg/Lsincethesystemisrunsmoothly.Nitriteisthemainproductofnitration,theremovalrateofammonia-nitrogenandthenitriteaccumulationrate(NO2-/NOx-)ismaintainedatmorethan95%and96%,respectively.WithaC/Nratioof3andaHRTof16h,theremovalrateoftotalnitrogenismorethan95%indenitrificationprocess.KeyWords:short-cut;nitrification;denitrification;FCCcatalyst;ammoniacontainingwastewater15mg/L以下，硝化产物以亚硝态氮为主，实现了稳定且较高的亚硝化率和氨氮去除率，亚硝化率达96%以上，氨氮去除率达95%以上。（2）在m(C)/m(N)为3:1、水力停留时间为16h的条件下，用实验室驯化的反硝化污泥可以处理硝化出水中650～800mg/L的亚硝氮，系统对总氮去除率稳定在95%以上。说明短程硝化反硝化工艺处理催化剂生产含氨污水是可行的，它能够节省反硝化碳源，同时获得较好的脱氮效果。参考文献韩建华.催化剂生产废水铵离子选择交换处理工艺[J].化工环保,2002,22(6):350-353郭宏山.解决分子筛和炼油催化剂生产中废水氨氮污染问题的途径与对策[J].石油炼制与化工,2001,32(6):47-50高会杰，张全，黎元生，等.含氨废水生物处理研究[J].当代化工,2008,37(2):113-115孙振世，柯强，陈英旭.SBR生物脱氮机理及其影响因素[J].中国沼气,2001,19(2):16-19陈怡，李强，詹爱霞.催化剂含氨氮污水治理技术的探讨[J].石油化工环境保护,2004,27(3):26-29邓风，张雯，许欣.好氧颗粒污泥生物脱氮技术的研究现状及方向[J].环境科学,2008,21(5):61-64李军，彭锋，何建平，等.短程硝化反硝化工艺处理低C/N垃圾渗滤液[J].环境科学,2007,25(2):15-18刘超翔，胡洪营，彭党聪，等.短程硝化反硝化工艺处理焦化高氨废水[J].中国给水排水,2003,19(8):11-14杨朝晖，高锋，曾光明，等.短程硝化反硝化去除高氨氮猪场废水中的氮[J].中国环境科学,2005,25(3):43-46于德爽，彭永臻，宋学起，等.含海水污水的短程硝化反硝化[J].环境科学,2003,24(3):50-55中国石油化工股份有限公司.活性污泥中高效硝化细菌的富集方法:中国,CN200710158375.0[P].2007