高盐高有机废水脱氮应用厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化的处理分析

李翠翠

摘要：在工业发展过程中，不可避免会产生大量高盐高有机废水，其不仅处理难度大，效率低，而且投资大、耗能大，将会有少量废水直接向河流排放，诱发水质污染。此时就需要对高盐高有机废水处理给予高度重视。如今，厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化处理在高盐高有机废水脱氮中得到了广泛应用，并取得了比较理想的应用效果，其既能够满足除氮脱碳效果，而且还符合生态可持续发展要求。

关键词：高盐高有机废水;厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化;脱氮效果

如今，随着化工业的发展，在医药、农药、造纸、纺织、印染等行业生产和使用阶段，不可避免会有大量高盐有机废水产生，其中含有大量有机物和无机盐。高盐有机废水具有COD高、盐度高、化学成分复杂、酸碱性强、生化性差、毒性大等特点。通常情况下，高盐有机废水包含难降解有机物及油类、较高浓度可溶性无机盐等物质，如果直接选择生化法进行处理，不仅投入成本高，而且处理效果不理想。如果直接将高盐高有机废水向外界排放，其中所含有的难降解毒性有机物和可溶性无机盐等会严重影响土壤和水体，诱发环境污染。这就对高盐高有机废水处理提出了严峻挑战，此时厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化处理应运而生，并取得了比较理想的应用效果，下面对其试验过程进行详细介绍。

1.材料和方法

1.1试验装置

本次试验过程中，选择了ASBBR、SBR和UASB反应器，如图1所示。

因为ASBBR与SBR反应器选择了间歇式进出水，而UASB选择了连续式进出水，并且将两个调节池设置在三个反应器中间。ASBBR、SBR和UASB反应器有效容积分别为40L、10L、12L，调节池有效容积为20L。

1.2试验原水

本次试验所选择的原水水质情况如表1所示。

1.3运行条件

在ASBBR反应器稳定运行时，选择了SBR运行方式，其可以实现瞬时进出水，并且在运行过程中，HRT为 48h，温度为 30～32℃，排水比为1/2，不提供水力搅拌，采用 NaOH 溶液来对进水pH进行调节，控制在7.0～7.2。

SBR反应器稳定运行时可以满足部分亚硝化出水运行条件，此时的反应器选择了SBR运行方式，试验条件为：进、出水各20min，静置沉淀 80min，连续搅拌和曝气10h，运行期间HRT为24h，SRT为30d，排水比为1/2，DO平均为 0.42mg/L，温度为29～30℃，根据HCO3-/NH4+=1的比例来对KHCO3进行添加，将ASBBR出水和SBR进水的pH值调节至7.7～7.9。

在UASB反应器稳定运行时，可以选择连续式进出水，运行过程中温度为（33±1）℃，HRT为24h，不需要对UASB进水、SBR部分亚硝化出水的pH值进行调节。

1.4测试方法

在ASBBR、SBR和UASB反应器运行过程中，对所有反应器进出水的COD、TN、NO2--N、NH4+-N、NO3--N以及pH进行每天监测。选择重铬酸钾法进行COD检测，选择紫外分光光度-过硫酸钾氧化法进行TN 检测，选择N-1-萘乙二胺分光光度法进行NO2--N检测，选择纳氏试剂分光光度法进行NH4+-N检测，选择紫外分光光度法进行NO3--N检测，选择便携式 pH 计（YSI pH100，USA）进行pH值检测。

2.厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化处理结果

2.1 COD去除效果

通过对试验过程进行连续30d测定，得到如图2所示的高盐高有机废水COD去除效果。通过对图2进行分析可以发现，COD平均浓度为 3883mg/L的高盐高有机废水，通过处理后出水COD平均浓度下降至127.0mg/L，总去除率平均值高达96.7%。在试验过程中，ASBBR、SBR、UASB反应器对应的进水COD容积负荷依次为1.94 kg/（m3·d）、0.42 kg/（m3·d）、0.33 kg/（m3·d），其出水COD平均浓度依次为417.1mg/L、331.8mg/L、127.0mg/L。同时，ASBBR、SBR、UASB反应器对COD平均去除率依次为89.3%、20.3%、61.8%，平均去除分担率依次为92.3%、2.3%、5.5%。由此可以发现，厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化处理过程中，主要由 ASBBR 厌氧工艺承担COD的去除，UASB 厌氧氨氧化工艺和SBR部分亚硝化工艺只承担少部分COD去除任务。通过分析得知，因为ASBBR反应器中配备了耐盐微生物系统，大多数易降解的有机物能够通过厌氧处理而实现降解，大大提高了COD的总去除率。而在SBR和UASB反应器中，所采用的微生物主要是以厌氧氨氧化细菌和氨氧化细菌为主，并进行厌氧氨氧化和亚硝化反应，然而因为溶解氧比较低，加之反硝化反应的存在，只能使COD略有去除。

2.2 组合工艺脱氮效果

2.2.1 TN的去除效果

通过对图3进行分析发现，厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺中，进水TN平均浓度为 226.4mg/L，出水TN平均浓度为 28.2mg/L，所对应的总去除率平均值为87.5%。同时，ASBBR、SBR、UASB 反应器对应的进水TN容积负荷依次是0.113 kg/（m3·d）、0.216 kg/（m3·d）、0.209 kg/（m3·d），对应的出水TN平均浓度依次是216.2mg/L、209.0mg/L、28.2mg/L。各反应器对TN去除分担率依次是5.1%、3.7%、91.2%，对TN平均去除率依次是4.5%、3.3%、86.5%。本次试验过程中，TN去除一般是由UASB厌氧氨氧化工艺负责进行，而SBR 部分亚硝化工艺和ASBBR 厌氧工艺对TN去除所起到的作用比较小，但是与SBR 部分亚硝化工艺相比，在TN去除分擔率方面，ASBBR 厌氧工艺相对高一些，主要是由于在厌氧条件下，ASBBR中发生反硝化反应，可以使高盐高有机废水的硝氮得到有效去除，从而使废水中TN浓度降低。在SBR反应器中，因为只是进行了部分亚硝化反应，致使废水中氮含量未发生明显降低，然而由于曝气的存在将会出现氨吹脱作用，导致TN微量降低。在 UASB 中通过厌氧氨氧化过程，可以使高盐高有机废水中的氮素得到有效去除，继而降低废水中的TN浓度。总之，厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化处理过程，可以确保高盐高有机废水达到脱氮处理目标。

2.2.2亚硝氮、硝氮和氨氮去除效果

通过对图4进行分析发现，进水NH4+-N平均浓度为81.9mg/L，出水NH4+-N平均浓度为 1.4mg/L，所对应的总去除率平均值为98.2%。同时，高盐高有机废水中NO2--N、NO3--N对应的平均浓度依次是0mg/L、17.1mg/L，通过处理后，出水NO2--N、NO3--N对应的平均浓度依次是1.8mg/L、24.0mg/L，由此得知NO2--N、NO3--N含量在处理后略有增加，主要是由于高盐高有机废水中不含有NO2--N，但是ASBBR的出水经过SBR部分亚硝化处理后，将会有大概一半的NH4+-N转化成NO2--N，从而符合UASB厌氧氨氧化处理要求。

2.2.3各反应器氮素变化情况

通过对图5 ASBBR 厌氧反应器氮素变化情况进行分析发现，进水TN、NH4+-N、NO3--N对应的平均浓度依次是226.4mg/L、81.9mg/L、17.1mg/L，出水TN、NH4+-N、NO3--N对应的平均浓度依次是216.2mg/L、 214.5mg/L、1.2mg/L，其中TN、NO3--N对应的平均去除率依次是93.1%、4.5%。高盐高有机废水通过ASBBR厌氧处理后，在反硝化作用下，废水中NO3--N被还原成NO、N2O，最终生成N2而被彻底去除。因此，ASBBR 厌氧反应器能够将废水中大多数氮素转化为NH4+-N，从而使出水氮素中只包含NH4+-N，满足废水处理需求。

通过对图6 SBR半亚硝化反应器氮素变化情况进行分析发现，进水、出水对应的TN平均浓度依次是216.2mg/L和209.0mg/L。ASBBR 出水通過SBR部分亚硝化处理后，TN基本上未见降低，平均去除率仅为 3.3%，只要是由于在低溶解氧环境和氨吹脱作用下，加之好氧反硝化、硝化反硝化、厌氧反硝化等反应，将会导致微弱的氮损失。

通过对图7UASB厌氧氨氧化反应器氮素变化情况进行分析发现，高盐高有机废水处理后，NH4+-N、NO2--N对应的平均去除量和NO3--N平均生成量比值是1：1.11：0.19，接近理论值 1：1.32：0.26。由此可以发现，通过UASB 厌氧氨氧化反应器能够使ASBBR和SBR处理后的高盐高有机废水中TN、NH4+-N、NO2—N浓度大大降低，进而满足高盐高有机废水脱氮要求。

3.结束语

综上所述，高盐高有机废水由于具有比较高的含盐量和难降解、较复杂的有毒有机物，大大增加了废水处理难度。而厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺不仅可以满足废水处理要求，达到预期的脱氮效果，而且还可以满足生态环保要求。

参考文献：

[1]张文文，祁迪.厌氧-部分亚硝化-厌氧氨氧化处理高盐高有机废水脱氮研究[J].辽宁化工.2016，45（08）：1075-1077.

[2]鲍振国.厌氧—部分亚硝化—厌氧氨氧化处理榨菜废水的脱氮性能试验研究[D].2013，重庆大学：市政工程.