摘要：本研究搭建了一套前置反硝化-亚硝化-厌氧氨氧化小试实验装置对PCB工业园废水进行了处理，实验结果表明，前置反硝化-亚硝化系统能够完成对PCB废水的除碳以及部分亚硝化处理，经过此套系统处理后的废水满足厌氧氨氧化进水要求。整套小试实验装置在面对变化较大的进水水质的情况下，依然取得了较好的处理效果，平均出水氨氮质量浓度仅为6.5 mg/L，平均出水总氮质量浓度为20.1 mg/L，平均出水COD值为74.7 mg/L。在厌氧氨氧化反应器内出现了耦合反硝化现象，经过厌氧氨氧化处理后的出水硝氮浓度低于亚硝化出水。根据实验结果，作者也提出了利用厌氧氨氧化工艺处理PCB工业园废水的工程实施建议。

　　关键词：PCB工业园废水；厌氧氨氧化；亚硝化；反硝化

　　0引言

　　随着我国着力推动国内新兴工业的发展，新一代信息技术产业、高端装备制造产业、新能源汽车产业等新兴工业的代表行业得到了快速发展，国内对于电子信息处理的需求也日益扩张，这也促进了印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）产品产能快速提高，而PCB制造技术是一种复杂繁琐且长工艺链的制造技术，在这一整个工艺链的生产过程中也会产生种类繁多、成分复杂的污水。PCB工业园污水中的污染物以氨氮、COD、重金属为主，而国家近些年对于总氮标准的提高使得传统处理PCB工业园污水中的氨氮、总氮污染物的A/O生物处理技术的运行要求以及运行成本大大提高。

　　厌氧氨氧化是公认的新型低碳节能生物脱氮工艺，若能利用这项技术处理PCB工业园污水，能够实现极大的经济效益与社会效益。目前对于厌氧氨氧化技术在PCB工业园污水处理上的研究较少，本研究搭建了一套前置反硝化-亚硝化-厌氧氨氧化小试装置对其进行了研究，以期推动厌氧氨氧化技术在PCB工业园污水治理上实现应用。

　　1材料与方法

　　1.1实验装置

　　实验装置：前置反硝化反应器，直径5.2 cm，高度110cm，有效体积1.85L，内部填充有辫式组合填料；亚硝化反应器（ZBAF），直径5.2 cm，高度80 cm，有效体积1.45 L，内部填充有3~5 mm沸石填料；厌氧氨氧化反应器，直径5.2 cm，高度110 cm，有效体积1.85 L，内部填充厌氧氨氧化专用填料。3个反应器均为以模拟废水作为进水在实验室培育成熟的反应器。

　　1.2实验进水与分析方法

　　本实验进水为PCB工业园污水物化系统出水，每天更换1次废水以模拟实际生产情况下的废水波动冲击。氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的监测使用文献推荐的标准监测方法；pH、溶解氧分别使用PHS-3C型pH计和HQ30d溶解氧仪。

　　PCB工业园废水主要指标如表1所示：

　　1.3实验简介

　　本次小试实验采用前置反硝化-亚硝化-厌氧氨氧化工艺，PCB工业园废水与亚硝化回流水混合进入反硝化反应器中，反硝化利用PCB工业园废水中的有机物与亚硝化回流水中的亚硝氮、硝氮进行反硝化反应脱除有机物（回流比为3∶1），亚硝化反应器内曝气进行亚硝化反应，随后出水泵入厌氧氨氧化反应器内进行脱氮处理。整个实验过程中停留时间（HRT）保持不变，反硝化、ZBAF、厌氧氨氧化反应器的HRT分别为5、4、5 h。废水处理装置示意图如图1所示。

　　2结果与讨论

　　图2展示了ZBAF与反硝化反应器在由模拟废水切换至实际废水时的氨氮与COD变化情况，随着反应器对PCB工业园废水的逐渐适应，最终ZBAF出水氨氮质量浓度也降低至30 mg/L左右，出水亚硝氮质量浓度在40 mg/L左右波动（图3），且出水COD能够稳定低于100 mg/L。从启动期的数据可以看出，经过前置反硝化-ZBAF亚硝化的预处理后，PCB工业园废水满足了厌氧氨氧化的进水要求，即出ρ（水氨氮）:ρ（亚硝氮）=1:1.1~1:1.4，且出水COD较低避免了有机物对厌氧氨氧化菌的抑制。

　　从图3可以看出，反硝化出水亚硝氮与硝氮整个启动期都远低于ZBAF出水亚硝氮与硝氮，这表明生物膜法反硝化反应器能够很快适应PCB工业园废水水质，并且有效地利用进水中的COD进行反硝化反应，降低后续ZBAF与厌氧氨氧化系统的有机物负荷。ZBAF的亚硝氮在第8天起快速升高，其主要原因在于第6天增大了ZBAF的曝气量，使得ZBAF反应器内的COD快速下降，反应器内缺少了有机物与硝化菌竞争氧气后，硝氮与亚硝氮也开始升高。这使得反硝化的作用加强，更多的COD通过反硝化去除后，进水中的COD对于ZBAF的影响减弱。通过加强曝气这一操作充分减弱了进水中的有机物对于ZBAF的影响，使得整套系统能够按设想中的方式：反硝化除COD，ZBAF亚硝化氨氮的模式运行。

　　第8天恢复正常曝气量控制ZBAF反应器内溶解氧质量浓度在0.5~1 mg/L后，硝化菌得到抑制，亚硝化活性增强，出水亚硝氮升高，反硝化反应器转变为亚硝酸型反硝化模式运行，依然能够很好地去除COD。前7 d的反硝化出水COD与进水COD差值仅为20 mg/L，而后7 d这个差值扩大到了73 mg/L。而最终ZBAF的平均出水亚硝氮质量浓度为38.2 mg/L，而出水硝氮几乎检测不到，顺利实现PCB线路板废水稳定亚硝化，满足了厌氧氨氧化的进水要求。

　　ZBAF-反硝化系统启动后的第17天将厌氧氨氧化反应器进水改为ZBAF出水，经过ZBAF-反硝化的预处理后，由于进水浓度较低且停留时间长厌氧氨氧化反应器对PCB工业园废水的脱氮处理取得了较好的效果，平均出水氨氮质量浓度仅为6.5 mg/L，平均出水总氮质量浓度20.1 mg/L。出水总氮较高的原因主要是进水硝氮的大幅度增加所导致的。从图2可以看出，经过ZBAF-反硝化系统处理后出水COD平均降低了113 mg/L，达到了52.5%的COD去除率，而在厌氧氨氧化系统内COD去除较少，厌氧氨氧化出水COD平均为74.7 mg/L，仅比ZBAF出水低28.3 mg/L。值得注意的是，ZBAF出水平均硝氮质量浓度为15.4 mg/L，而厌氧氨氧化出水平均硝氮质量浓度仅为7.0 mg/L，这很有可能是厌氧氨氧化生物膜内存在有反硝化菌属在利用进水中残留的有机物以及微生物分泌物进行反硝化脱氮作用，因此厌氧氨氧化出水硝氮低于理论值。

　　整套系统从整体看虽然取得了较好的厌氧氨氧化脱氮效果，但由于进水的COD与氨氮浓度波动太大，ZBAF出水的氨氮与亚硝氮比例难以稳定地保持在理论值区间内，这也导致了最终出水偶尔会出现氨氮或者亚硝氮偏高的情况。而由于进水中含有硝氮，当进水COD偏低时，ZBAF-反硝化出水含有较高的硝氮也容易导致出水总氮超标。对于以上问题，若将此套小试系统放大为工程系统时，一是可建立ZBAF曝气量自控系统通过在线仪器监测进水氨氮浓度情况来实时调整曝气风机频率以实现ZBAF出水氨氮与亚硝氮比例稳定处于合适的比例。二是反硝化系统设置碳源投加口，当出水总氮升高时适当投加碳源以降低反硝化出水硝氮浓度。

　　3结论

　　1）采用前置反硝化-ZBAF亚硝化-厌氧氨氧化工艺可实现对PCB废水低碳脱氮除碳处理，总停留时间14 h的情况下，小试装置平均出水氨氮质量浓度仅为6.5 mg/L，平均出水总氮质量浓度20.1 mg/L，平均出水COD值为74.7 mg/L。

　　2）由于进水中含有少量有机物，厌氧氨氧化装置内出现了反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮现象。

　　3）采用此工艺进行工程建设时，建议采用自控化程度较高的曝气与碳源投加系统以提高处理效率。

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