荷兰DSM化工厂生物除氮技术简介高艳玲

第3、4期2001年中国环境管理干部学院学报JOURNALOFEMCCVol.llNo.3、4Dee.2001荷兰DsM化工厂生物除氮技术简介高艳玲摘要本文主要介绍了荷兰DSM化工厂生物除氮技术关键词荷兰DSM化工厂生物除氮1荷兰DSM化工厂简介DSM化工厂是荷兰化学工业的主要代表,它所生产的化工产品种类繁多,其中最主要的产品有有机化学品、碳氢化合物、塑料制品、肥料。产品的多样性决定了其废水成分是很复杂的,根据等标污染负荷评价法,我们可以得出DSM化工厂排放的废水中,有机物和含氮化合物是最重要的污染物质,其中含氮化合物有有机氮、氨氮、尿素、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。废水中COD(化学耗氧量)的农度为500毫克/升,凯氏氮为150毫克/升,氨氮为120毫克/升,硝酸盐氮为50毫克/升。从1964年起,DSM化工厂开始对其所排放的废水进行净化,但其处理工艺仅局限于有机物的治理,因而废水中仍含有大量的含氮化合物。这种废水排人附近水体Meuse河(位于荷兰南部),对该水体产生了如下环境影响:①由于Meuse河流域冬季降雨量为1000立方米/秒,夏季降雨量为1立方米/秒,而DSM化工厂的废水排放量为1立方米/秒,由此可见,在干早季节(荷兰夏季为干早季节)污染物很难得到稀释,因而鱼虾死亡的危险性极高。②由于排至水体的氨氮极易被氧化成硝酸盐氮,在此过程中,水体中大量的溶解氧被消耗掉。③由于大量的氨氮被氧化成长硝酸盐氮,同时废水中还存在硝酸盐氮和亚硝酸盐氮,因此这种水是不适合饮用的,而Meuse河水是荷兰西部的主要饮用水源,因此这二者是不相容的。④含氮化合物大量排入水体,会引起水体中藻类的大量增殖,因此很有可能引起水体的富营氧化。DSM化工厂废水排放量的减少和废水进一步净化是迫在眉睫的事情。为了满足荷兰地表水排放标准越来越严格的要求,DSM化工厂不仅要减少有机物的排放,而且要减少含氮化合物的排放,这是因为Meuse河的污染22%是由DSM化工厂造成的。针对以上问题,DSM化工厂可采取以下两种措施减少污染的产生:①改变产品结构。②建立新的污水处理厂。由于改变产品结构投资太大,而且又有可能影响经济效益,所以DSM化工厂采纳了第二种方法解决污染问题。2生物除氮技术的原理和工艺流程2.1废水处理原理:根据对DSM化工厂的水量、水质及地面水质标准,设计了多种废水处理方案,经投收稿日期:2001一09一10本文作者系中国环境管理干部学院讲师秦皇岛066004DOI:10.13358/j.issn.1008-813x.2001.z1.009中国环境管理干部学院学报2001年12月资、运行及安全性等多方面可行性分析后,DSM化工厂决定采取生物除氮技术,其主要原理如下:l)生物氧化:有机物十氧一稳定的无机物十水2)硝化反应:_硝化菌_________,___NH才十202二二二二琳NO矛+HZO十ZH+一△F(△F=354kJ)3)反硝化反应:__一反硝化菌___`__有机物+NO了一二二二二二二H:O+COZ+N:个2.2生物除氮技术工艺流程在DSM化工厂废水处理过程中,氮化合物的去除完全采用硝化反硝化工艺,其工艺流程图如下:氧碱一级反硝化硝化+生物氧化二级反硝化沉淀池出水D+1叫3oBNHNoNo玉回流污泥处理废水处理工艺流程图其主要反应过程为:在一级反硝化池中,进水和回流的硝酸盐氮转化为氮气,有机物(BOD)被降解。在硝化池中,要不断加人氧气,因为生物氧化过程只有在有氧的情况下才能完成,因此在此池中,余下的有机物被转化为无机物;另一方面,硝化菌只有在氧气存在下才能将氛根离子转化为硝酸根离子。同时,在硝化池中还要定量加人碱,由废水处理原理可知,硝化反应要不断产生氢离子,因此pH值要不断下降,而硝化菌适宜生存的pH值范围为8.0~8.4,因此为了保证硝化菌的正常存活,要在硝化池中加人适量的碱。在二级反硝化池中,是把余下的硝酸盐氮转化为氮气,从而经一级反硝化、硝化、二级反硝化,DSM化工厂排放的废水即可达到排放要求。在二级反硝化中要加人适量的BOD(不能过量,否则出水BOD不会达到排放要求),其原因是,反硝化菌为异氧菌,因此反硝化过程必须要保证充足的碳源,理论值要求BODS/凯氏氮二3~5,而经过一级反硝酸和硝化后,BOD已基本去除,因此为保证二级反硝化的正常进行,必须要外加碳源,因此要加人BOD。3对新建废水处理厂的研究我们知道,建设一座污水处理厂的费用非常高(如DSM化工厂新建废水处理厂的总投资为3亿7千万人民币),虽然参与设计的人员是经验丰富的专家,而且进行了大量的可行性研究,但实际运行中还不可避免地产生问题,因此为保证污水处理厂达到最佳处2001年第3、4期高艳玲荷兰DSM化工厂生物除氮技术简介理效果,把问题解决于建厂之前,科研人员必须进行大量的研究工作,研究工作为以下几个过程:3.1实验室规模此规模的设备体积6一15升,即建立一套实验室处理系统,废水浓度、流量按实际设计处理厂成比例缩小,模拟实际运行,解决可能出现的问题,如果运行情况良好,即可进行下一阶段研究。3.2半中试规模其原理与实验室规模相同,只是规模相应扩大至30一300升。如果运行情况良好,即可到达下一研究阶段。3.3中试规模中试规模的原理与实验室及半中试规模相同,规模扩大至实际处理厂的13/00。如果中试规模运行良好,证明此套方案已完全适合该厂污水,因此可以实际建厂了。经过处理后,DSM化工厂的净化结果为:COD去除90%;凯氏氮去除95%;氨氮去除70%。废水完全达到排放标准。目前Meuse河又成为荷兰西部的主要饮用水源了。该厂总投资为3亿7千万人民币,运行费用为1亿1千万元/年。由DSM化工厂废水处理实例可见,生物除氮技术是可行的,可防治水体氮元素的增长,从而避免水体富营养化的发生,解决水体污染问题,同时也可缓解水资源短缺问题。参考文献1《排水工程》.中国建筑工业出版社2《环境科学基础教程》.中国环境科学出版社IntroduetiononNitrogenComPoundsRemovingTeehnologyofDSMChemicalFaetoryGaoYanLingAbstraet:Thisartiele15mainlyabouttheteehnologyoftreatingwastewaterofDSMChemiealFaetory.KeyWords:Netherlands;DSMChemiealFaetory;NitrogenCompounds;RemovalbyBiologiealMethod