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[摘要]工程上采用水解-兼氧-好氧生化組合工藝處理哌嗪類高氨廢水，評價工藝處理能力及哌嗪廢水的處理效果。結果表明，哌嗪類廢水可生化性良好，COD、氨氮及總氮均能夠得到有效去除。本工程設計工藝適合于處理哌嗪類高氨廢水，具有較高應用價值。

[關鍵詞]哌嗪；高氨廢水；生化處理；調試

胺類化合物在醫藥、工業、農業等領域都有廣泛的應用，含氮雜環化合物如哌嗪、吡啶、哌啶、嗎啉及其衍生物則是重要的醫藥、農藥中間體。最近幾年，我國聚氨酯泡沫塑料發展十分迅速，其產量已占聚氨酯產品的80%。哌嗪類物質是生產其硬化劑的主要原料。哌嗪類廢水成分復雜、有機物和有機胺含量高，一直存在處理出水氨不達標問題。國內外對含氮雜環類的生物降解研究報道不多，哌嗪類生物降解性能比較差，說明了哌嗪類在工程處理上是一個較大的難題。有研究采用超聲波和Fenton試劑處理哌嗪廢水，COD去除效率達到90%以上，而采用臭氧氧化也能夠獲得一定的去除效果，表明了該類廢水是可以通過物化手段降解，但是成本極高。目前對于哌嗪類廢水的生化處理工藝研究報道極少，尤其是在工程上的運行案例幾乎沒有介紹。本文通過工程調試研究哌嗪類廢水生化處理效果，并探討其生化處理能力，為哌嗪類廢水處理研究和工程設計提供參考。

1研究部分

1.1材料和儀器

廢水：來源于某化工企業，生產產品有N-β-羥乙基乙二胺、無水哌嗪、N-甲基哌嗪、N-乙基哌嗪、2-甲基哌嗪及高哌嗪。企業廢水分為兩類：高濃度廢水和車間沖洗水等低濃度廢水，工程調試廢水是通過將高濃度廢水和低濃度廢水定量配入調節池中。

1.2工程構筑物

工程構筑物全部采用鋼砼結構。

1.3工藝流程

高濃度廢水和低濃度廢水通過泵每天定量給入調節池內均質，控制所需要的廢水水質，然后由提升泵連續將廢水從調節池給入水解池-兼氧池-好氧池，水解池分解大分子有機物并使有機胺充分氨化，沉淀池沉淀污泥連續補給水解池內的水解污泥，好氧池硝化混合液回流到兼氧池實現反硝化。整個調試期間和后續正常運行期間，無污泥排出。

1.4工程調試方法

工程調試運行期間基本參數如下：水解池、兼氧池、好氧池溶解氧濃度分別為＜0mg•L-1、＜0.5mg•L-1和2~3mg•L-1；沉淀池污泥回流比為1、好氧池混合液回流比為4；污泥濃度為2.4~3g•L-1；溫度為20~25℃。在進水流量26m3•d-1的條件下，逐步提高調節池廢水濃度，考察有機物、氨氮、總氮去除效果，以確定其有效處理能力。調試時間2個月。

1.5分析方法

參照文獻，測定化學需氧量(COD)、污泥濃度(MLSS)、總氮(TN)、氨氮(NH3-N)、硝酸鹽氮(NO3--N)、亞硝酸鹽氮(NO2--N)。

2結果與討論

2.1工程COD去除效果

工程調試前，污水站已經運行了半年多，一直不穩定。為了評價和優化污水站的運行參數，通過逐步提高進水濃度和提升進水負荷，考察其處理效率。調試開始，進水COD濃度控制在2000mg•L-1左右，由于企業排水水質的變化，進水濃度無法穩定控制。運行開始，隨著進水濃度升高，出水濃度基本穩定在100mg•L-1左右，運行1個月左右出水濃度略微降低，穩定在80mg•L-1左右。隨后，當進水濃度升高到8000mg•L-1以后，出水COD逐步升高，并當進水濃度為19000mg•L-1左右時，出水COD升高到130mg•L-1左右，COD去除率高達99%以上。顯然，再進一步提高進水COD，可預測出水COD會進一步上升。考慮到企業污水水質和成分特點，沒有進一步考察更高濃度進水對污水站運行性能的影響。工程調試表明，哌嗪類廢水的可生化性良好，適宜于采用生化處理。

2.2工程氨氮去除效果

含氮廢水生化處理過程中，有機氮首先轉化為氨氮，隨后被氧化為硝酸鹽。調試開始盡管進水氨氮和總氮濃度比較低(氨氮濃度小于100mg•L-1)，但是出水氨氮較高，達到20mg•L-1左右。隨著微生物進一步馴化和進水濃度的提升，出水氨氮明顯降低；當進水氨氮濃度小于350mg•L-1時，出水氨氮濃度不高于5mg•L-1。但是當進水氨氮濃度進一步提升到600mg.L-1左右時，出水氨氮濃度升高到13mg•L-1左右。與此同時，出水中氨氮的氧化產物硝酸鹽含量隨著進水氨氮濃度的升高而升高，但是明顯低于氨氮的去除濃度。當進水氨氮濃度為600mg•L-1L左右時，出水硝酸鹽氮只有140mg•L-1左右。結果表明，本工程不僅硝化效果良好，而且總氮去除能力也非常高。

2.3工程總氮去除效果

隨著我國對富營養化問題和總氮控制的日益重視，工業污水總氮控制迫在眉睫。污水站氨氮去除效果良好，并不能夠說明總氮去除效果佳。4。廢水中總氮濃度明顯高于氨氮，隨著進水濃度的提升(最高達1300mg•L-1)，出水總氮也隨之升高。在調試初期，總氮去除能力不明顯，但是運行一周之后，工程表現出了優異的總氮去除性能，總氮去除率高達78%以上。出水中總氮濃度略微高于硝酸鹽氮，說明廢水中的有機氮基本上轉化為無機氮了。通過廢水水質分析發現，廢水中COD/TN約14，高于一般城市生活污水，說明了總氮的去除與碳源濃度水平關系較大。

2.4污泥沉降性能

在生化脫氮工程中，污泥沉降能極大地影響了工程的穩定運行。通過測定污泥沉降比考察了污泥沉降性能。工程調試1個月內，各污水池內污泥沉降性能良好，SV為30%左右。隨后，缺氧池、好氧池中污泥SV明顯上升，并穩定在70%~80%，此時，缺氧池、好氧池內污泥沉降性能變差。調試期間，污泥濃度變化不大，污泥沉降性能與污泥性狀關系密切，但同時高濃度硝酸鹽的存在會誘使沉降過程中的反硝化，產生的氮氣會影響污泥的沉降。通過調試期間數據分析，出水中硝酸鹽氮濃度不高于100mg/L時，污泥的沉降性能受反硝化過程影響不大。

3結論

(1)盡管哌嗪類廢水組分復雜，但是可生化性良好，對硝化菌和反硝化菌的活性沒有抑制性；

(2)水解-缺氧-好氧組合工藝可處理高濃度哌嗪類廢水，進水COD、氨氮及總氮濃度最高可達到19000mg/L、600mg/L和1300mg/L左右，處理后出水COD、氨氮及總氮分別為130mg/L、20mg/L和160mg/L左右。

(3)哌嗪類廢水水質特點有利于總氮的去除，但是廢水濃度高時，污泥沉降性能會受到負面影響。

參考文獻

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作者：宋永海1；吳成強2；，林鐘秒3；張紅燕3；林煒2；吳達兵2 單位：1．臨安市太陽鎮政府，2．浙江工業大學，3．浙江環龍環境保護有限公司，