氮肥工業(yè)是我國(guó)重要的工業(yè)行業(yè)，2010 年我國(guó)合成氨、氮肥（折純氮）、尿素（實(shí)物量）產(chǎn)量分別為5 220.9 萬(wàn) t 、3 709.9 萬(wàn) t 、5 200 萬(wàn) t ，比 2005 年分別增長(zhǎng) 12.8%、15.9%、25.4%，均居世界第一位。氮肥工業(yè)的飛速發(fā)展在極大地促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的同時(shí)，也對(duì)水體造成了嚴(yán)重的污染。 據(jù)《2010 環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》及《氮肥行業(yè)“十二五” 發(fā)展規(guī)劃》，2010 年我國(guó)氮肥行業(yè)廢水排放總量約為 13.34 億 t，約占全國(guó)工業(yè)廢水排放量的 5.6%，氨氮排放量約為 6.96 萬(wàn)t，約占全國(guó)工業(yè)氨氮排放量的 25.5%，COD 排放量約為 13.91萬(wàn)t，約占全國(guó)工業(yè) COD 排放量的 3.2%，可見氮肥行業(yè)是我國(guó)工業(yè)行業(yè)中廢水、氨氮、COD 排放量最大的行業(yè)之一。大量高氨氮生產(chǎn)廢水 的排放，會(huì)導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，引起江河湖泊的嚴(yán)重污染，不僅直接影響了人們的生存環(huán)境，也造成了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的巨大損失。

隨著國(guó)家“十二五”氨氮減排任務(wù)的啟動(dòng)以及廢水中氮排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，如何經(jīng)濟(jì)有效地去除廢水中的氨氮，完成減排目標(biāo)，成為氮肥工業(yè)高濃度氨氮廢水處理中亟待解決的問(wèn)題之一。 筆者著重介紹了氮肥廢水處理工藝方面研究與應(yīng)用的最新進(jìn)展，同時(shí)結(jié)合國(guó)家“十二五”氨氮減排任務(wù)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的升級(jí)改造措施進(jìn)行了初步分析，以期為氮肥行業(yè)廢水氨氮減排提供技術(shù)參考。

1 廢水處理工藝研究應(yīng)用進(jìn)展
 
針對(duì)氮肥廢水，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開發(fā)了許多處理技術(shù)，按照處理機(jī)理可分為生物處理工藝〔如 A/O、氧化溝、各種改進(jìn)型 SBR 工藝等（多級(jí) SBR 法、A-SBR 法 、膜-SBR 法等 ）〕和物化處理工藝 （如吹脫 、離子交換、折點(diǎn)氯化法、MAP 化學(xué)沉淀法等）。 通過(guò)多年來(lái)的污水實(shí)際處理實(shí)踐，目前最常用的是物化/生物組合處理工藝，生物處理是其核心處理單元。

1.1 A/O系列處理工藝
 
A/O 工藝是傳統(tǒng)的生物脫氮工藝，也是最早應(yīng)用于氮肥廢水處理的工藝。 王獻(xiàn)平等〔1〕針對(duì)河南某氮肥企業(yè)高氨氮廢水采用吹脫+A/O 工藝處理，結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水氨氮在641~868 mg/L 時(shí)，出水氨氮始終穩(wěn)定在 1 mg/L 左右。 王奉軍〔2〕報(bào)道了山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司采用 A/O 活性污泥法處理工藝處理綜合污水，處理能力為 150 t/h。 設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)：氨氮 150 mg/L、COD 500 mg/L。 經(jīng)過(guò)3個(gè)月的馴化培養(yǎng)，2009 年 4 月出水中氨氮、COD 完全合格，達(dá)到GB 13458—2001《合成氨工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn) 》的合成氨工業(yè)水污染物最高允許排放限值（氨氮 40mg/L，COD 100 mg/L）。 郝祥超等〔3〕介紹了洛陽(yáng)駿馬化工有限公司采用 A/O 工藝處理高氨氮廢水的工程實(shí)例。 該公司以合成氨、尿素為主要產(chǎn)品，廢水污染源主要包括造氣污水、 含油廢水、 尿素工藝?yán)淠�液、鍋爐沖灰水。廢水排放總量為 150 m3/h，氨氮380mg/L、COD 400 mg/L、SS 500 mg/L、 氰 化 物 10mg/L、硫化物 3 mg/L。 通過(guò)近一個(gè)月的調(diào)試，出水氨氮在 5 mg/L 以下，COD 在 50 mg/L 以下。

為了進(jìn)一步提高脫氮效率，研究者在 A/O 基礎(chǔ)上發(fā)展出 A/O2工藝，該工藝大幅提高了脫氮效率和降低了脫氮費(fèi)用。

胡大鏘等〔4〕介紹了某大型化工集團(tuán)園區(qū)廢水處理廠采用預(yù)處理—A/O2—混凝沉淀為主體的改造工藝改造原有處理工藝。 運(yùn)行結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水平均COD 1 000 mg/L、TKN （ 凱氏氮 ）124 mg/L 時(shí) ，出水COD<80 mg/L、氨氮<15 mg/L，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

目前，我國(guó)已有部分合成氨生產(chǎn)企業(yè)采用兩級(jí)厭氧/好氧（A2/O2）的末端污水治理工藝 ，取得了良好的污染治理效果。 與傳統(tǒng) A/O 相比，其具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）可以實(shí)現(xiàn)短程硝化－反硝化。 （2）TN的去除率較高。 （3）用于中和的堿遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī) A/O工藝。

高健磊等〔5〕應(yīng)用 A2/O2工藝中試裝置處理氮肥廢水，調(diào)節(jié) MLSS 為 3 000～3 500 mg/L，SRT 為 15 d，污泥回流比為 80%，硝化液回流比為 200%，亞硝化液回流比為 150%，水溫處于 24～28 ℃。 在全程硝化反硝化的基礎(chǔ)上通過(guò)控制微氧區(qū)的 DO 實(shí)現(xiàn)了亞硝態(tài)氮的穩(wěn)定積累，平均積累率達(dá)到 89%。 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，在進(jìn)水平均 COD/TN 只有 1.2 的條件下，出水平均氨氮為 10 mg/L，平均去除率達(dá)到90%；出水平均 COD 為 28.7 mg/L，平均去除率達(dá)到86.4%； 出水平均 TN 為 59 mg/L，平均去除率達(dá)到68%。

1.2 序批式活性污泥法
 
序批式活性污泥法（SBR 工藝）是 20 世紀(jì) 70年代以來(lái)開發(fā)的集生物降解和脫氮除磷于一體的新技術(shù)，SBR 池兼均化、沉淀、生物降解、終沉等功能于一體，通過(guò)自動(dòng)控制完成工藝操作，可以方便靈活地進(jìn)行缺氧-厭氧-好氧的交替運(yùn)行，不需污泥回流系統(tǒng)。 SBR 反應(yīng)池生化反應(yīng)能力強(qiáng)，處理效果好，能有效地防止污泥膨脹，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定性強(qiáng)。由于以上特點(diǎn)，SBR 工藝也經(jīng)常應(yīng)用于氮肥生產(chǎn)廢水的處理。

金向平等〔6〕介紹了 SBR 技術(shù)處理氮肥生產(chǎn)廢水的工程，該工程位于河南省昊利達(dá)化工有限公司，處理能力為 2 400 t/d，采取連續(xù)進(jìn)水、 間歇排水的方法，以處理生產(chǎn)中產(chǎn)生的污水及公司生活污水。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，SBR 工藝能夠滿足氮肥廠污水處理的要求，進(jìn)水 COD 在 220~260 mg/L，出水 COD 控制在 20 mg/L 以下，進(jìn)水氨氮在 180~220 mg/L，出水氨氮可控制在 10 mg/L 以下。 山東魯西化工集團(tuán)第一化肥廠采用 SBR 工藝處理氮肥生產(chǎn)廢水，處理能力為 4 000 t/d，采取連續(xù)進(jìn)水、間歇排水的方法。 實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，進(jìn)水 COD 在 400~500 mg/L 時(shí)，出水COD 控制在 50 mg/L 以下，進(jìn)水氨氮在 80~100 mg/L，出水氨氮可控制在 5.0 mg/L 左右。達(dá)到《山東省海河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)要求。

1.3 其他處理工藝技術(shù)
 
針對(duì)不同的實(shí)際現(xiàn)狀，研究者設(shè)計(jì)了其他工藝技術(shù)對(duì)氮肥廢水進(jìn)行處理。 劉志強(qiáng)等〔7〕針對(duì)小氮肥廠生產(chǎn)廢水的排放現(xiàn)狀及其對(duì)城市污水處理廠的影響，提出了處理高含氨氮廢水的空氣吹脫—好氧硝化處理工藝。 空氣吹脫可有效地去除解吸液中的氨氮，由 1 869.3 mg/L 降至 408.3 mg/L，去除率為78%； 好氧生物硝化可有效地去除混合生產(chǎn)廢水中的氨氮，由 241 mg/L 降低為 23.2 mg/L，去除率達(dá)90%，達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn) 。 韓洪軍等〔8〕采用厭氧—好氧—生物脫氨—混凝沉淀工藝處理煤化工廢水，設(shè)計(jì)總處理量為 360 m3/h。 4 個(gè)多月的調(diào)試運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，當(dāng)進(jìn)水平均 COD 為 2 141 mg/L、 總酚為 391 mg/L、氨氮為 92 mg/L 時(shí)，處理后平均出水 COD<100 mg/L、總酚<10 mg/L、氨氮<15 mg/L。

1.4 新型處理工藝技術(shù)
 
為進(jìn)一步提高脫氮效率，研究者研發(fā)了一系列新型工藝技術(shù)。 利用膜生物反應(yīng)器（MBR）不增加池容的前提下相應(yīng)延長(zhǎng)了污泥齡、 減少了硝化菌的流失、顯著提高污泥濃度等特點(diǎn)，研究者開發(fā)了缺氧好氧膜生物反應(yīng)器 （AOMBR）、復(fù)合式膜生物反應(yīng)器（HMBR）等脫氮工藝。 高宇學(xué)等〔9〕對(duì) AOMBR 處理高氨氮廢水的脫氮效能進(jìn)行了研究，著重考察了硝化效能的穩(wěn)定性及影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素。 研究結(jié)果表明： 在適宜的 pH、DO 和溫度下，氨氮容積負(fù)荷1.5 kg/（m3·d）時(shí)，硝化率可保持在 99%以上；好氧池中DO>1.5 mg/L 能滿足硝化需要；好氧池 pH 維持在 6.8~7.2 時(shí)可穩(wěn)定高效地去除氨氮。 孫星凡等〔10〕采用 AOMBR 處理模擬高氨氮廢水，研究了短程硝化反硝化的效果，結(jié)果表明：在 DO 為 .0~1.5 mg/L，系統(tǒng)溫度為 28 ℃，pH 控制在 7.5~8.6，進(jìn)水氨氮在598.2~701.3 mg/L 時(shí)，能夠迅速啟動(dòng)反應(yīng)器。 在形成短程硝化的過(guò)程中膜污染逐漸加劇，經(jīng)過(guò)清洗之后膜通量并不能完全恢復(fù)。 駱欣等〔11〕采用 AOMBR 組合工藝對(duì)高氨氮廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明：該工藝處理效果優(yōu)良，系統(tǒng)對(duì)濁度、COD、氨氮的平均去除率分別為 99.8%、95.3%、97.2%，在回流比為 300%的情況下，TN 的去除率可達(dá) 72.7%。 該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷的能力。 楊昌柱等〔12〕利用自制的HMBR，對(duì)高濃度氨氮廢水進(jìn)行脫氮處理。 當(dāng)進(jìn)水COD/TN 在 0.5~4.9 范圍內(nèi)時(shí)，COD、 氨氮、TN 的去除率均隨 COD 容積負(fù)荷增加而升高，COD 容積負(fù)荷達(dá) 4.2 kg/（m3·d）以上時(shí)，COD、氨氮、TN 平均去除率分別達(dá)到 91.5%、90.3%、60.2%以上； 懸浮相污泥的氨氮降解速率為 0.298 g/（g·d）； 好氧混合液 pH每下降 1，氨氮平均降低 15 mg/L。

另外，研究者利用添加高效菌種、新型填料、新型吸附材料、新型設(shè)備等多種措施改進(jìn)現(xiàn)有工藝，強(qiáng)化工藝脫氮效果。

滕厚開等〔13〕針對(duì)化肥氨氮廢水排放量大、氨氮濃度高、碳氮比低等特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)研究探討了添加高效菌種后采用改進(jìn)式曝氣生物濾池對(duì)化肥氨氮廢水的處理性能、機(jī)理及實(shí)用性，并與 SBR、普通 BAF工藝和未添加高效菌種的改進(jìn)式曝氣生物濾池進(jìn)行了對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果表明，添加高效菌種后改進(jìn)式曝氣生物濾池可以將氨氮≤200 mg/L，COD≤150 mg/L的化肥廢水有效地處理至氨氮≤5 mg/L，COD≤50mg/L，同時(shí)對(duì) TN 的去除率達(dá) 60%以上。 莊會(huì)棟等〔14〕對(duì)改性聚氨酯填料生物反應(yīng)器處理高氨氮廢水進(jìn)行了中試研究，結(jié)果表明，當(dāng)填料投加率為 30%時(shí)，水力停留時(shí)間為 40 h，中試試驗(yàn)進(jìn)水 COD 為 200~1 000 mg/L，氨氮為 200~350 mg/L 時(shí)，出水達(dá)到南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（DB 37/599—2006）重點(diǎn)保護(hù)區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)，即 COD<50 mg/L，氨氮<5 mg/L。周立岱等〔15〕采用一種新型的空塔吹脫設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的填料吹脫塔處理高氨氮模擬廢水。 研究了模擬廢水pH、氣液比、溫度對(duì)氨吹脫率的影響。 結(jié)果表明：空塔吹脫在廢水 pH 為 12 左右，溫度為 60 ℃，鼓風(fēng)量為 150 L/min 的操作條件下，氨氮吹脫率達(dá) 63.16%。踅軍〔16〕研究了曝氣生物流化池（ABFT）工藝處理氮肥行業(yè)廢水的效果，并進(jìn)行中試試驗(yàn)。 結(jié)果表明，ABFT 廢水處理工藝馴化時(shí)間短，采用 JHE 型高效微生物載體和獨(dú)特的生物酶制劑生物繁殖迅速，載體掛膜快；載體為不固定的軟填料載體，不需定期反沖洗，保持了系統(tǒng)處理的連續(xù)穩(wěn)定性能。 氮肥行業(yè)廢水經(jīng) ABFT 工藝處理后，達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)要求，但處理后廢水作為工藝中水回用資源還存在一定的差距。 劉建廣等〔17〕研究了序批式移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器對(duì)高氨氮廢水的處理能力。 結(jié)果表明，pH 在8.0~8.5 時(shí) ，系統(tǒng)氨氧化速率較大 ，最大達(dá)到 53.97mg/（L·h）；MBBR 氨氮去除容積負(fù)荷、 去除率隨著進(jìn)水氨氮容積的升高而先增大后降低，氨氮容積負(fù)荷為1.5 kg/（m3·d）時(shí) ，其去除容積負(fù)荷最大 ，達(dá)到1.03 kg/（m3·d），氨氮容積負(fù)荷為 0.75 kg/（m3·d）時(shí) ，去除率最大，達(dá)到 99.6%以上；試驗(yàn)中出現(xiàn)穩(wěn)定的亞硝酸鹽積累，當(dāng)進(jìn)水氨氮為 200 mg/L 時(shí)，氨氮去除率達(dá)到 97.7%以上，亞硝酸鹽氮約占氨氮去除總量的96.2%。 唐秀華〔18〕采用以臭氧生物活性炭技術(shù)為深度處理單元的強(qiáng)化生物脫碳脫氮及回用工藝處理煤化工綜合廢水，從 6 個(gè)多月的運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)看，系統(tǒng)進(jìn)水平均 COD 為 2 481.1 mg/L，出水平均 COD 為 40mg/L，平均去除率為 98.3%； 進(jìn)水平均氨氮為 248mg/L，出水氨氮接近于 0，去除率高達(dá) 100%；進(jìn)水平均揮發(fā)酚為 448.1 mg/L，出水平均揮發(fā)酚為 0.12 mg/L，去除率高達(dá) 99.97%；其余水質(zhì)指標(biāo)也穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2 存在的問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)
 
目前我國(guó)氮肥企業(yè)普遍采用 A/O、SBR 等工藝處理生產(chǎn)廢水，雖然取得了良好的效果，但廢水中高濃度的氨氮對(duì)微生物的活性會(huì)有抑制作用，從而導(dǎo)致出水水質(zhì)難于達(dá)標(biāo)。 特別是在國(guó)家“十二五”氨氮減排、總量控制的背景下，對(duì)排水氨氮濃度的要求勢(shì)必更加嚴(yán)格，現(xiàn)有工藝的升級(jí)改造和穩(wěn)定達(dá)標(biāo)將是重要研究方向。

研發(fā)的 AOMBR、HMBR、改進(jìn)式曝氣生物濾池、ABFT 等工藝技術(shù)強(qiáng)化了脫氮效果 ，這為“十二五 ”氨氮的減排和總量控制提供了技術(shù)參考，但這些技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離，因此如何根據(jù)新標(biāo)準(zhǔn)、 新任務(wù)加快技術(shù)工程應(yīng)用研究也將是重要研究方向。

3 基于氨氮總量控制的處理工藝分析
 
國(guó)家“十二五”中提出了氨氮總量減排和控制的目標(biāo)，排水氨氮濃度的要求將會(huì)更嚴(yán)，對(duì)于新建或是已建的廢水處理設(shè)施都必須在工程技術(shù)上有一系列因地制宜的技術(shù)策略來(lái)保證排水中氨氮總量控制指標(biāo)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

目前，氮肥企業(yè)普遍采用的工藝中，與氨氮總量控制直接相關(guān)的主要是各個(gè)工藝的好氧單元，該單元的關(guān)鍵設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)有：有機(jī)負(fù)荷（泥齡）、曝氣量、溫度。氨氮的排水濃度與反應(yīng)器容積、污泥濃度、泥齡等密切相關(guān)。 顯然，處理工藝一定的情況下，只有調(diào)節(jié)泥齡才可能滿足更嚴(yán)格的氨氮排放要求。 針對(duì)氨氮標(biāo)準(zhǔn)提升幅度的不同，對(duì)現(xiàn)有工藝提出以下升級(jí)改造措施：

針對(duì)氨氮標(biāo)準(zhǔn)提升幅度不大（<10%）的處理設(shè)施，主要方法是通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化、調(diào)整已有處理設(shè)施的工藝運(yùn)行參數(shù)、 適當(dāng)調(diào)整運(yùn)行工況來(lái)達(dá)到氨氮總量控制的目標(biāo)，如提高污泥濃度調(diào)節(jié)污泥齡、調(diào)整反應(yīng)器容積的方法。 針對(duì) A2/O 工藝，可在總?cè)莘e一定的條件下調(diào)減缺氧段容積，增大好氧段容積，針對(duì)SBR 等序批式處理工藝 ，可調(diào)整其運(yùn)行周期 ，增大好氧段的停留時(shí)間。

針對(duì)氨氮標(biāo)準(zhǔn)提升幅度較大（>10%）的處理設(shè)施，主要方法是設(shè)施的升級(jí)改造，主要措施有：（1）原生物處理段后增加曝氣生物濾池和反硝化濾池等設(shè)施，并補(bǔ)充必要的外加碳源。（2）增加曝氣量，提高溶解氧濃度。（3）好氧段中投加微生物附著載體等。（4）采用新型處理工藝技術(shù)。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4 結(jié)語(yǔ)
 
目前我國(guó)氮肥企業(yè)普遍采用 A/O、SBR 等工藝處理其所產(chǎn)生廢水，雖然取得了較好的效果，但仍存在氨氮去除效果不穩(wěn)定等問(wèn)題，而新研發(fā)工藝處于試驗(yàn)階段，離工程應(yīng)用還有一定距離，隨著“十二五”新的水環(huán)境管理政策的實(shí)施和氨氮減排任務(wù)的啟動(dòng)，目前氮肥廢水處理設(shè)施的升級(jí)改造勢(shì)在必行，認(rèn)為應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況和氨氮標(biāo)準(zhǔn)提升幅度的不同，采用不同的技術(shù)策略。