氮肥生產過程中會產生高濃度的氨氮廢水，可以采用汽提吹脫法、離子交換法、化學氧化法和吸附法等進行處理，但目前應用最廣泛的廢水脫氮技術還是生物法。近十年來，隨著生物脫氮理論的發展，人們開發了多種新型、高效的生物脫氮工藝，如SHARON工藝、厭氧氨氧化工藝等。這些工藝的共同特征是在實現短程硝化的基礎上進行脫氮。短程硝化在硝化階段只將氨氮氧化為亞硝酸鹽氮，可以節約25%的供氧量，在反硝化階段可以節約40%的有機碳源，同時具有減少污泥產量和占地面積等優點。因此短程硝化反硝化作為一種高效低耗的生物脫氮工藝成為污水處理領域的研究熱點之一。國外已經有短程硝化工藝工程應用的實例，如荷蘭鹿特丹Dokhaven市政污水處理廠的污泥消化液處理工程、荷蘭Lichtenvoorde制革廢水處理項目、日本三重縣半導體加工廢水處理項目和荷蘭Olburgen土豆加工廢水處理項目。國內在這方面的研究起步較晚，研究者主要針對人工配水、垃圾滲濾液、味精廢水、焦化廢水等進行了研究，采用短程硝化反硝化工藝成功處理氮肥廠高氨氮廢水的研究還未見報道。
筆者實驗采用生物強化技術，對氮肥廠高氨氮廢水進行短程硝化反硝化脫氮研究，取得良好的實驗效果，為該技術的實際推廣和應用提供了理論依據。
1實驗部分
1.1試劑和儀器
試劑：NaHCO3、甲醇均為工業級。
儀器：SartoriusAG型精密pH計，德國賽多利斯公司；723N型可見分光光度計，上海舜宇恒平科技有限公司；LC-213型鼓風干燥箱，上海愛斯佩克環境儀器有限公司；2X-8型真空泵，南光機器有限公司；BT-210S型電子分析天平，德國賽多利斯公司；YSI550A型溶氧儀，美國YSI金泉公司；DR2800型水質分析儀，美國哈西公司。
1.2廢水水質
廢水取自國內某氮肥事業部尿素車間含氨廢水儲罐。廢水氨氮質量濃度為1.0×105mg/L（5次平均值），pH為10.73。實驗過程中用自來水將廢水分別稀釋到氨氮質量濃度為200~800mg/L進行處理，稀釋后的pH在9.5～9.8之間。
1.3實驗菌種
實驗用硝化微生物菌種為筆者實驗室采用逐漸提高基質氨氮濃度的專利技術富集得到的高效亞硝酸菌，實驗用反硝化菌種是采用專利技術獲得的亞硝酸型反硝化菌。
1.4實驗裝置
實驗的硝化部分在有效容積為500L的不銹鋼曝氣反應器中進行，見圖1。
反應器進水先通過水溫調節池后，再按照設計流量通過水泵打入硝化池。在硝化菌的作用下發生硝化脫氨氮反應，硝化池內設有pH和DO自控系統，自動調節酸堿度和溶解氧濃度。反硝化部分在有效容積為150L的不銹鋼反應器中進行，見圖2。
反應器內設有可以調速的攪拌系統，在反硝化菌作用下完成脫氮反應。
1.5分析方法
NO2--N采用GB7493—1987《水質—亞硝酸鹽氮的測定—分光光度法》測定；NO3--N采用GB7480—1987《水質—硝酸鹽氮的測定—酚二磺酸分光光度法》測定；NH3-N采用GB7478—1987《水質—銨的測定—蒸鎦和滴定法》測定；DO和溫度采用溶氧儀測定；pH采用pH計測定。COD采用GB11914—1989《水質—化學需氧量的測定—重鉻酸鹽法》測定；污泥濃度（以MLSS計）采用重量法測定。
2結果與討論
在進水溫度為15～20℃，HRT為24h，甲醇作為反硝化碳源，碳氮質量比小于3∶1，微生物的接種量為1500mg/L（以MLSS計）的條件下對氮肥廠高氨氮廢水進行短程硝化反硝化脫氮研究。運行過程中只對pH進行監測，不進行調節。
反應前3h是菌體對高pH的耐受期，pH由最初的9.7左右降低到9.0左右，這個時期繼續反應1h后pH由9.0左右急劇下降到7.8左右，此時菌體的活性增強，進入快速硝化期。當菌體度過耐受期后氨氮去除速率加快，最快可達36.07mg/（L•h）。
2.1進水氨氮負荷對NH3-N去除率的影響
系統連續運行中，通過調整進水氨氮濃度調整進水氨氮負荷，以考察進水氨氮負荷對NH3-N去除率的影響，結果見圖3。
由圖3可見，在進水氨氮負荷由0.374kg/（m3•d）提高到0.667kg/（m3•d）的過程中，NH3-N去除率始終高于97%，NH3-N的去除效果并沒有受到進水氨氮負荷的影響。
2.2進水氨氮負荷對亞硝化率的影響
進水氨氮負荷對亞硝化率〔m（NO2-－N）/m（NOx--N）〕的影響見圖4。
由圖4可見，當進水氨氮負荷由0.374kg/（m3•d）逐漸提高到0.667kg/（m3•d）的過程中，亞硝化率始終穩定在80%左右，最低為74.6%、最高為81.0%。亞硝化率并沒有因為進水氨氮負荷的提高而下降。
2.3總氮去除率的變化趨勢
系統運行過程中總氮質量濃度及總氮去除率的變化趨勢見圖5。
由圖5可見，當總氮質量濃度從524.1mg/L逐漸提高到694.9mg/L的過程中，反硝化作用沒有受到影響，出水總氮去除率一直穩定在90%以上。具體參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。
3結論
（1）筆者實驗室富集、保存的高效硝化細菌能適應尿素生產過程中氨氮廢水的高pH并有效去除廢水中的NH3-N，菌體馴化期pH呈緩慢下降趨勢，當菌體度過耐受期后氨氮去除速率加快，最快可達36.07mg/（L•h）。
（2）在連續實驗裝置上，控制水力停留時間為24h，進水NH3-N負荷由0.387kg/（m3•d）逐漸提高到0.667kg/（m3•d）的過程中，出水NH3-N去除率始終高于97%，亞硝化率始終穩定在80%左右。
（3）在碳氮質量比低于3∶1、水力停留時間為24h條件下，系統對總氮的去除率穩定在90%以上。說明短程硝化反硝化工藝處理氮肥廠的高濃度氨氮廢水是可行的，它能夠節省反硝化碳源，同時獲得較好的脫氮效果。
