[发明专利]生物水解法处理尿素废水

说明书

本发明旨在提供一种处理尿素废水的新方法。

在尿素合成反应中，每生成1摩尔尿素同时副产1摩尔水，加上其它工艺过程排放的水，化肥厂每生产1吨尿素产品，约排放0.5～0.7吨工艺废水。废水中含有1～2%的尿素、2～5%的氨。通常先将这股废水进行解吸，以回收一部分氨，然后再排放。但排放的废水仍有1～2%的尿素和0.05～0.07%的氨。此废水排出不仅造成氨的流失，而且污染环境。

本发明属化肥厂环境保护领域。在现有的技术中，处理上述工艺废水的主要方法有热力水解法和脲酶水解法。热力水解法是温度在180～200℃、压力1.6～1.8MPa条件下，使废水中的尿素水解，然后通过汽提将氨予以回收。处理后的废水尿素含量可降至100毫克/升以下。但因水解过程是在高温高压下进行，所以动力消耗大;为防止对设备的腐蚀，水解塔要用特种不锈钢制造，使得设备造价高。对中小化肥厂因蒸汽不足，无法采用这一方法处理尿素废水。脲酶水解法是利用固定化的脲酶，在常温常压下将废水中尿素水解。脲酶水解法比热力水解法动力消耗低，但酶的分离与固定技术较复杂，使得脲酶成本高;又因脲酶活性随时间而衰变，使得运转周期短;另外操作条件的变化，可造成酶的失活，无法再生。

本发明的目的就在于提供一种成本低、运转周期长的处理尿素废水的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术路径：即用污水处理厂的活性污泥或化肥厂排水管内的污泥，作为菌种来源，按常规微生物培养驯化方法，培养出以反硝化菌为主的兼性厌氧微生物，该微生物是公众能得到的。其培养液可用硝酸铵、甲醇（或其它有机废水）、磷酸二氢钾、磷酸氢钾、硫酸镁和尿素等配成水溶液。水中含硝-氮（NO^-₃-N）的量由100毫克/升逐步增浓至1500毫克/升，投加甲醇（或其它有机废水）的量按下述比例计算：碳/氮＝0.95～1.2或化学需氧量（COD）/氮≥3，磷盐投加量按生化需氧量（BOD）/磷＝20～100来计算，硫酸镁的投加量为10～20毫克/升，尿素的投加量为4000～15000毫克/升;培养温度为20～50℃，pH为4～10。

所培养驯化的以反硝化菌为主的兼性厌氧微生物，生物反应过程不需曝气，一方面可减少动力消耗，另一方面可防止氨的溢出。同时该微生物可用化肥厂的废弃物甲醇和硝酸生产的废水来供给，即可解决微生物营养物的来源问题，又可实现化肥厂三种废水的综合治理。采用本发明提出的微生物，上述营养物最终可分解为氮气和二氧化碳，尿素被分解为氨气和二氧化碳，有利于氨的回收和利用。为提高微生物水解尿素的活性，废水中补充了铁、锰、铜、锌等一种或几种过渡金属离子，其补充量为10～10000PPb，微生物所需磷的量是通常废水生物处理所需磷量的1～5倍。

采用上述微生物并按上述条件操作，当尿素工艺废水含尿素6000-13000毫克/升情况下，水力停留时间3小时，可使处理后的废水浓度降至100毫克/升以下，生物反应器的体积负荷达每天35公斤尿素/立方米以上。在除去1公斤尿素的同时可除去0.06～0.08公斤硝-氮（NO^-₃-N）及0.24～0.03公斤COD。

本发明的特点在于与脲酶水解法相比，微生物培育方便，成本低，并可自然增殖，运转周期长，操作弹性大;与热力水解法相比，操作简单，不需中压蒸汽，动力消耗省及对设备材质无特殊要求等优点。

实施例

兰化化肥厂尿素工艺废水经预解吸脱除部分氨以后含尿素6000～13000毫克/升，含氨170～900毫克/升，该厂硝酸车间排放的废水pH＝2～3，含NO^-₃4000～6500毫克/升，甲醇车间排放的工艺废水COD含量为5000～12000毫克/升。将尿素废水、硝酸废水、甲醇废水大约按5∶3.5∶1.5的体积比相混合，然后用泵送入生物水解反应器。所用的生物水解反应器是上流式污泥床，水力停留时间为2.5～3.0小时，经数个月的运转表明，生物水解后的废水中尿素含量下降到100毫克/升以下。部分试验结果如下表：