摘要：制革污水厂生化工艺采用初级A/O工艺及移动床生物膜反应器处理工艺，出水指标TN（总氮，total nitrogen，水体中所有含氮化合物总和）与TP（总磷，total phosphorus，水体中磷元素的总含量）均需达到《地表水环境质量标准》Ⅳ类水标准。面对制革污水厂进水高氨氮、高TN、低碳氮比的问题，既要提高制革废水生化系统的处理能力，又要选择碳源投加。文章设置模拟制革污水厂工艺的反应器展开实验，对标传统乙酸钠、葡萄糖、淀粉碳源，分析生物发酵高效复合小分子碳源处理含氮污染物的处理能力及处理机制。结果表明，在同一进水指标下，生物发酵高效复合小分子碳源提升了对TN、NH4+-N处理的效能，去除率分别为89.2%和84.2%；NH4+-N、TN的降解速率分别为3.1 mg/（L·h）和2.7 mg/（L·h）。

　　关键词：制革水；碳源类型；生物处理；氮

　　制革废水主要源于浸灰脱毛、鞣制、染色等工序，成分复杂、污染物浓度高、毒性物质多，已成为威胁生态环境和人类健康的重要污染物。制革废水含有高浓度有机物、悬浮物、硫化物、氨氮等污染物[1-2]。为提高处理效果，制革水处理采用“物化-生化联用”的传统工艺。生化处理成本低、能耗少、工艺简单。其中，碳源类型是影响生物脱氮过程的重要因素，包括乙酸钠、葡萄糖、淀粉等。本文以乙酸钠传统碳源和生物发酵高效小分子复合碳源为研究对象，通过实验法对比多种碳源对脱氮过程和脱氮速率的影响差异，以筛选出对制革废水脱氮更高效的碳源，为优化制革废水处理工艺提供科学依据。

　　1材料与方法

　　1.1实验方法

　　实验装置为好氧单元和厌氧单元；实验进水为模拟制革污水（见图1）。污染物化学需氧量（COD）、NH4+-N、TN、TP的质量浓度分别为300、90、200和6 mg/L。实验水力停留时间为21 h：缺氧单元搅拌9.5 h、换水0.5 h；好氧单元曝气9 h，停止曝气时间1.5 h，换水0.5 h，曝气量200～250 L/h，控制溶解氧浓度在4 mg左右。缺氧反应器单元的有效容积约34.3 L（高700 mm、内径为250 mm），采用搅拌器使载体与废水充分接触，转速100 r/min；好氧单元反应器有效容积约49.4 L（高700 mm、内径300 mm）。选择聚乙烯悬浮载体（直径10 mm），填充率为40%。根据本次制革污水厂的进水数据，选择传统碳源和生物发酵高效小分子复合碳源作为碳源，探究氮的处理机制。实验温度维持常温（23±2℃)。

　　1.2水质分析方法

　　实验采用4组平行碳源对照，实施为期24 d的连续运行周期。开展48 h周期性采样，采样后对样品组中NO2--N、NO3--N和TN进行测试分析。测定参照《水和废水监测分析方法》Ⅳ类标准。TN表示无机氮和有机氮的浓度之和。

　　2结果与讨论

　　2.1脱氮效果分析

　　在乙酸钠、葡萄糖、淀粉及生物发酵高效小分子复合碳源4种类型条件下，对NH4+-N、NO2--N、NO3--N和TN的去除效率展开对比分析。结果表明，生物发酵高效小分子复合碳源显著提升了TN去除效率，去除效率为82.2%；传统乙酸钠碳源条件下TN去除效率为69%；淀粉条件下TN去除效率最低，为56%。实验表明，小分子复合碳源的脱氮效果明显优于其他条件，产生的结果与微生物的代谢机制差异有关。

　　小分子复合碳源条件下，系统出水的NO3--N质量浓度要略微高于乙酸钠等传统碳源条件[3-5]，揭示小分子复合碳源可能更易被微生物降解利用。在实验脱氮工艺运行中，采用小分子有机碳源的组合形式可使反硝化效率指标显著高于传统碳源条件，表明复合碳源体系能够同步强化硝化菌与反硝化菌的代谢活性、菌群增殖速率。结合实验结果，发现小分子复合碳源对系统脱氮较为有利，有较高的TN去除率；而乙酸钠等传统碳源条件虽然促进了系统脱氮反应，但处理效果不及小分子复合碳源。

　　2.2脱氮系统运行变化分析

　　实验数据显示，不同碳源体系对NH4+-N、NO2--N、NO3--N及TN的质量浓度分布影响存在显著差异（见图2）。在系统运行前10 h，小分子复合碳源体系表现出最优脱氮效能，其NH4+-N和TN的最大降解速率分别为3.1 mg/（L·h）和2.7 mg/（L·h）。该数据趋势与各碳源类型对含氮污染物的去除效能分布规律吻合，印证了碳源分子结构特性对脱氮过程的强化作用。当反应时间超过10 h后，污染物降解速率呈现梯度衰减特征。其中，小分子复合碳源体系在持续运行12 h后趋于动态平衡；相同时间节点下，传统碳源体系的TN质量浓度普遍低于复合碳源体系。该现象归因于碳骨架结构特性差异导致的生物利用度区别。此外，乙酸钠体系在24 h运行周期内展现出稳定的脱氮性能，其NH4+-N和TN的质量浓度下降速率始终维持恒定值，且终末时段的出水质量浓度与小分子复合碳源组差异不显著（P>0.05），表明虽然乙酸钠可维持系统有效脱氮，但对微生物代谢活性的激发效率仍与复合碳源体系存在差距。NO2--N均出现一个较高峰值，揭示小分子复合碳源具有脱氮优势。

　　3结语

　　小分子复合碳源显著改善了制革污水处理系统的脱氨效能，显著提升了制革废水处理系统的脱氮效率。其中，TN去除速率峰值达2.7 mg/(L·h)，平均去除效率82.2%，揭示小分子复合碳源具有显著的脱氮优势。

参考文献

　　［1］张静,陈洪斌.低碳源污水的脱氮除磷技术研究进展［J］.水处理技术,2014,40(1):1-6,15.

　　［2］张淼,彭永臻,张建华,等.进水C/N对A2/O-BCO工艺反硝化除磷特性的影响［J］.中国环境科学,2016,36(5):1366-1375.

　　［3］张佳颖,刘心怡,周俊才,等.乳酸钠和乙酸钠作为碳源对生物脱氮的影响［J］.中国给水排水,2023,39(19):83-88.

　　［4］曹相生,钱栋,孟雪征.乙酸钠为碳源时的污水反硝化规律研究［J］.中国给水排水,2011,27(21):76-79.

　　［5］刘雯静,张克峰,丁万德.淀粉/聚乙烯醇固体碳源对污水厂尾水的脱氮效果［J］.中国给水排水,2024,40(5):75-81.