含氮廢水的排放是招致水體富營(yíng)養(yǎng)化、黑臭的主要緣由之一。太陽(yáng)能電池行業(yè)多晶硅片消費(fèi)過(guò)程中，多采用氫氟酸和硝酸混合液停止制絨、蝕刻，然后采用高純水停止原料清洗，這些過(guò)程將產(chǎn)生相當(dāng)量的含氟高氮廢水。廢水中的F-通常采用鈣鹽沉淀法去除，其出水TN質(zhì)量濃度仍為400~600mg/L，其中氨氮占比約為25%，其他為硝態(tài)氮，是一種典型的高氮廢水。

　　為減少環(huán)境隱患，目前已有大量學(xué)者努力于高氮廢水處置技術(shù)研討。與物理化學(xué)法相比，生物反硝化脫氮本錢(qián)低廉，去除效率高，是高氮廢水的主流處置手腕。某化工廠廢水硝態(tài)氮質(zhì)量濃度高達(dá)1350mg/L，楊婷等采用厭氧流化床生物技術(shù)停止脫氮處置，出水TN質(zhì)量濃度低于100mg/L。廖潤(rùn)華采用EGSB反響器處置高硝態(tài)氮廢水，完成了完整反硝化，并研討了鹽分、有毒物質(zhì)脅迫下反響器微生物群落與功用的變化。厭氧反硝化技術(shù)可以將高硝態(tài)氮廢水處置至較低程度，而收縮顆粒污泥床反響器是最新一代厭氧反響器，其優(yōu)點(diǎn)在于占空中積小、處置效果穩(wěn)定、可以處置高濃度或有毒工業(yè)廢水，有望應(yīng)用于太陽(yáng)能電池消費(fèi)行業(yè)高氮廢水的處置。

　　但是反硝化作用的最終產(chǎn)物、反響速率及處置效率受多種環(huán)境要素的影響，目前已廣有研討。除溫度、pH值、碳源品種、水力條件等常規(guī)影響因子外，太陽(yáng)能電池行業(yè)高氮廢水中不可防止的含有鈣鹽處置后剩余的F-(ρ=10mg/L)、Ca2+(ρ=200mg/L)以及消費(fèi)中產(chǎn)生的氨氮(ρ=120mg/L)，是影響生物脫氮過(guò)程的潛在干擾因子。李祥等的研討標(biāo)明，F(xiàn)-對(duì)細(xì)菌具有毒害作用，反硝化污泥脫氮性能將受F-沖擊影想。Ca2+的存在將招致結(jié)垢、毀壞系統(tǒng)pH值均衡和影響微生物新陳代謝，進(jìn)而影響生物反響器處置效率。高濃度氨氮具有生物毒性，且應(yīng)用EGSB反響器停止反硝化脫氮需求提供碳源，碳源及硝態(tài)氮的存在都將抑止厭氧氨氧化作用，使氨氮處置受限，影響反響器TN處置效果。

　　目前鮮有研討系統(tǒng)探求這些干擾因子對(duì)EGSB反響器脫氮過(guò)程的影響。因而，本文在EGSB反響器中研討不同濃度F-，Ca2+和氨氮對(duì)脫氮過(guò)程的影響，以期為太陽(yáng)能電池行業(yè)高氮廢水的處置提供技術(shù)參考。

　　1、資料與辦法

　　1.1 廢水水質(zhì)

　　實(shí)驗(yàn)用水是依據(jù)太陽(yáng)能電池行業(yè)含氮廢水配制模仿廢水，進(jìn)水TN由硝酸鈉配置，硝態(tài)氮質(zhì)量濃度為600mg/L;乙酸鈉作為外加碳源，COD質(zhì)量濃度2400mg/L;碳氮比為4。

　　F-，Ca2+和氨氮對(duì)反響器處置效果影響經(jīng)過(guò)配制含有干擾因子的模仿廢水完成。相應(yīng)模仿廢水采用氟化鈉、氯化鈣和氯化銨配制，取F-質(zhì)量濃度梯度為0，10和20mg/L，Ca2+質(zhì)量濃度梯度為500，1000和1500mg/L，氨氮質(zhì)量濃度梯度為120和600mg/L。

　　1.2 測(cè)試辦法

　　COD，TN，NO2-N分別采用重鉻酸鉀法、堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法和N-(1-萘基)-乙二胺光度法測(cè)定。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)安裝及辦法

　　實(shí)驗(yàn)在EGSB反響器中展開(kāi)，反響器用有機(jī)玻璃制造，總?cè)莘e3.0L，有效容積1.7L，本實(shí)驗(yàn)接種的顆粒污泥來(lái)自某污水處置廠厭氧反響器顆粒污泥，顆粒污泥的量占反響器反響區(qū)的1/3，水力停留時(shí)間24h。

　　2、結(jié)果和討論

　　2.1 F-的影響

　　在反響器運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，F(xiàn)-質(zhì)量濃度分別為0，10和20mg/L的模仿廢水經(jīng)過(guò)連續(xù)進(jìn)水的方式進(jìn)入反響器。監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)期間出水TN，COD和NO2-N，結(jié)果見(jiàn)圖1。

　　由圖1(a)~(c)可知，參加F-初期，出水TN質(zhì)量濃度分別由82mg/L上升至167和216mg/L，8d后均恢復(fù)至100mg/L以下;出水COD質(zhì)量濃度分別由292mg/L上升至400和456mg/L，8d后恢復(fù)至312mg/L;參加F-后NO2-N產(chǎn)生累積，同樣在8d后恢復(fù)至1mg/L以下。這是由于F-對(duì)細(xì)菌具有毒害作用，因而其參加對(duì)反響器形成沖擊，使反響效率降落;但由于實(shí)驗(yàn)F質(zhì)量濃度較低(最高20mg/L)，在短暫影響后，反響器仍可恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　2.2 Ca2+的影響

　　在反響器運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，模仿廢水以連續(xù)進(jìn)水的方式進(jìn)入反響器，并以500，1000和1500mg/L的質(zhì)量濃度梯度逐步增加Ca2+含量。監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)期間出水TN，COD和NO2-N，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2(a)~(c)可知，Ca2+參加初期或濃度增加初期，反響器出水TN，NO2-N及COD均呈現(xiàn)明顯增加，8d后處置才能根本恢復(fù)，反響器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)參加質(zhì)量濃度500mg/LCa2+時(shí)，反響器穩(wěn)定后出水TN質(zhì)量濃度為50mg/L，略低于不加Ca2+時(shí)的60mg/L;出水COD質(zhì)量濃度為253mg/L，略低于不加Ca2+時(shí)的271mg/L。這標(biāo)明少量Ca2+的存在關(guān)于微生物的生化過(guò)程具有促進(jìn)作用。樊艷麗等的研討標(biāo)明，當(dāng)Ca2+質(zhì)量濃度為480~1000mg/L時(shí)，污泥顆粒密實(shí)度較大，系統(tǒng)中硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌維持較高數(shù)量級(jí)(104~105)，促進(jìn)了活性污泥系統(tǒng)的高效脫氮，該結(jié)論可與本文相印證。

　　隨著Ca2+濃度增加，反響器處置才能有所降落。當(dāng)Ca2+質(zhì)量濃度為1000和1500mg/L時(shí)，出水TN質(zhì)量濃度上升至94和109mg/L;出水COD質(zhì)量上升至350和385mg/L。這標(biāo)明，當(dāng)Ca2+過(guò)量時(shí)，將對(duì)生化過(guò)程產(chǎn)生抑止作用。這一方面是由于大量Ca2+存在時(shí)，將耗費(fèi)生化過(guò)程中產(chǎn)生的CO2生成碳酸鹽，削弱了系統(tǒng)對(duì)pH值的緩沖作用，使得系統(tǒng)pH值降低，而反硝化菌對(duì)環(huán)境pH值條件極為敏感，從而抑止了生化作用。參加Ca2+前后顆粒污泥狀態(tài)見(jiàn)圖3。

　　從表觀上看，顆粒污泥從不加Ca2+時(shí)的黑色有光澤漸漸變?yōu)榛野咨珶o(wú)光澤，這是由于參加Ca2+后反響器中有鈣鹽析出，污泥中無(wú)機(jī)物含量增加，活性成分減少，這也是招致反響器處置效果降落的緣由之一。通常經(jīng)鈣鹽處置后太陽(yáng)能電池消費(fèi)廢水中剩余Ca2+質(zhì)量濃度約為200mg/L，從本研討結(jié)果看，對(duì)反響器運(yùn)轉(zhuǎn)具有一定促進(jìn)作用，但由于鈣鹽的析出具有累積效應(yīng)，本實(shí)驗(yàn)周期較短，其長(zhǎng)期影響仍需進(jìn)一步考證。

　　2.3 氨氮的影響

　　在反響器運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，模仿廢水以連續(xù)進(jìn)水的方式進(jìn)入反響器，分別研討了120和600mg/L2個(gè)質(zhì)量濃度梯度下氨氮含量對(duì)處置效果的影響。實(shí)驗(yàn)期間，出水TN，NO2-N和COD含量見(jiàn)圖4。當(dāng)氨氮質(zhì)量濃度為120mg/L時(shí)，1d后反響器出水TN質(zhì)量濃度升高到307mg/L，經(jīng)過(guò)4d馴化后出水的TN質(zhì)量濃度恢復(fù)至120~133mg/L。當(dāng)進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度增加為600mg/L時(shí)，反響器出水的TN質(zhì)量濃度從104升高至454mg/L，且處置才能無(wú)法恢復(fù)。2種氨氮濃度條件下，反響器在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)之后均未呈現(xiàn)大量NO2-N的累積，質(zhì)量濃度穩(wěn)定在2~9和3~9mg/L;COD質(zhì)量濃度雖有短暫動(dòng)搖，仍可恢復(fù)至320和375mg/L。申歡等的研討亦標(biāo)明，當(dāng)ρ(氨氮)<3600mg/L時(shí)，不會(huì)對(duì)COD的去除效果形成明顯的影響?？梢?jiàn)本實(shí)驗(yàn)條件下，氨氮對(duì)異養(yǎng)反硝化過(guò)程并無(wú)明顯抑止作用，高氨氮條件下出水TN的增加是由于氨氮的降解途徑有限所致。

　　氨氮的生物降解途徑主要為硝化-反硝化脫氮、厭氧氨氧化過(guò)程及異化作用。由圖4(b)可知，與無(wú)干擾因子時(shí)相比(圖1(a))相比，當(dāng)進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為120mg/L時(shí)，出水TN質(zhì)量濃度僅增加了約80mg/L，進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為600mg/L時(shí)，出水TN質(zhì)量濃度僅增加了400mg/L，這標(biāo)明至少有33%的氨氮被降解轉(zhuǎn)換為氮?dú)馊コ５?，在收縮顆粒污泥床反響器的厭氧環(huán)境中，無(wú)法將經(jīng)過(guò)好氧菌應(yīng)用氧氣氨氮氧化為硝態(tài)氮，進(jìn)而反硝化去除，且EGSB反響器中厭氧污泥增殖速率慢，異化作用去除的氨氮非常有限，由此揣測(cè)在反響器中還存在厭氧氨氧化過(guò)程。固然厭氧氨氧化菌與反硝化菌的生存環(huán)境有異，2者共存的狀況亦有報(bào)道。TAL等在挪動(dòng)床生物膜反響器中發(fā)現(xiàn)氨氧化菌(Nitrosomonas)、亞硝酸鹽氧化菌(Nitrospira marina)、異養(yǎng)菌(Pseudomonas sp.和Sphingomonas sp.)和厭氧氨氧化菌(Planctomycetes sp.)能一同完成硝化、反硝化和厭氧氨氧化。SUMINO等在單個(gè)反響器中研討了同時(shí)應(yīng)用硝酸鹽復(fù)原和厭氧氨氧化來(lái)脫氮，TN去除率到達(dá)80%～94%。

　　3、結(jié)論

　　本文采用EGSB反響器研討了模仿太陽(yáng)能電池行業(yè)高氮廢水處置過(guò)程中F-，Ca2+和氨氮對(duì)系統(tǒng)的影響。

　　(1)反響器對(duì)低濃度F-有較好耐沖擊才能，出水水質(zhì)經(jīng)過(guò)6~8d的動(dòng)搖后能恢復(fù)至正常程度。

　　(2)Ca2+存在將形成感應(yīng)器短期動(dòng)搖，穩(wěn)定后的影響與Ca2+濃度有關(guān)。Ca2+質(zhì)量濃度小于500mg/L時(shí)，反響器的處置效果得到提升;當(dāng)Ca2+質(zhì)量濃度大于1000mg/L時(shí)，顆粒污泥中無(wú)機(jī)鈣鹽顆粒增加，微生物活性遭到抑止，反響器處置才能降落。

　　(3)氨氮對(duì)EGSB反響器中的反硝化過(guò)程僅有短暫影響，4~5d后即可恢復(fù)。在實(shí)驗(yàn)條件下，EGSB反響器可以降低局部氨氮，揣測(cè)可能存在厭氧氨氧化作用，這方面由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所限，有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)考證。