腈纶废水的COD 高、成分复杂，含有大量的DMAC（二甲基乙酰胺）和AN（丙烯腈） 以及其他醛类、氰类、酚类、腈类、烷烃类等有毒物质〔1〕，且可生化性差，属于难降解有毒工业废水。若不经处理直接排放，会对受纳水体及周边环境造成严重危害〔2〕。
国内外对腈纶生产废水处理进行了大量的实验研究〔3〕，处理方法主要有：一方面是培养驯化高效降解菌或活性污泥来有效地降解废水中的有机物;另一方面是消除或减少对生化降解不利的影响因素，如硫酸根离子的去除，提高生化降解的效率;此外还包括考察合适的处理工艺，去除废水中的有机物及生化降解后产生的大量的氨氮〔4〕。目前对腈纶废水的治理主要采用A/O 工艺，利用活性污泥法、生物膜法、或两者结合使用〔5〕。还有其他几种工艺也有很好的应用前景，比如复合式生物反应器、一体式氧化沟、纯氧曝气活性污泥法、生物强化法等〔5〕。生物法处理技术，起到使腈纶污水中难降解有机组分的矿化、断链和开环作用，从而实现对腈纶污水有机组分的有效降解〔3〕。
吉林市某化纤集团所排放的腈纶废水处理难度高，原有工艺只能使出水水质达到旧标准（GB8978—1988），但是不适应国家对废水排放标准越来越严格的要求，为了使出水水质符合新标准（GB8978—2002），并提高工程的实用性与有效性而进行了现场中试实验，并根据实验结果进行了工程改造。笔者以中试改进型组合式A/O 作为二级强化处理工艺，来研究对腈纶废水的深度处理效果。实验装置将厌氧生物膜和好氧活性污泥进行组合，提高了整个系统的抗冲击能力，由厌氧池、好氧池和二沉池三部分组成。
1 实验部分
1.1 实验用水
实验用水为吉林市某化纤生产厂废水经一级A/O 处理后的出水，具体水质如表 1 所示。
1.2 分析指标及方法
主要检测COD，NH3-N，pH，DO 等指标。其中COD 采用重铬酸钾法，NH3-N 采用纳氏试剂分光光度法，pH 用pHS-3C 型pH 计来测量，DO 用便携式溶解氧测定仪来测量，TN 和TOC 用TOC-VCPH型总有机碳总氮分析仪（日本岛津公司）来测量，DMAC 和丙烯腈用液相色谱/质谱联用仪（LC-MS）（美国安捷伦公司）来测量。
1.3 实验装置
实验装置如图 1 所示。该套反应器由进水池、A池、O 池和二沉池组成，其中A 池，长为2.75 m，宽为2.75m，高为2.0m，池内装有半软性组合填料和底部污泥推流装置，采用底部进水，上部出水的方式；O 池为曝气池，长为4.0 m，宽为2.5 m，高为1.26 m，池内添加活性污泥，活性污泥取自污水处理厂曝气池，在底部采用盘式曝气器曝气，采用底部进水上部出水的进出水方式。
图 1 实验装置
1.4 反应器启动与运行
反应器先以SBR 形式启动，在反应器中等比例混合腈纶废水和活性污泥，先曝气，间隔一定时间后投加一定量的葡萄糖，使活性污泥适应废水水质后，再连续进水，进水流量控制的比较低，以免冲击造成污泥流失。
反应器进入运行阶段，以一级A/O 处理后的出水作为实验用水，在反应温度维持在25 ℃，A 池溶解氧控制在0.5 mg/L 以下，O 池溶解氧控制在3mg/L 左右，O 池的污泥质量浓度控制在3 000 mg/L的条件下运行反应器。
2 实验结果与讨论
2.1 进水负荷的影响
进水负荷对去除负荷影响的实验结果如图 2 所示。进水负荷与二级A/O 的有效去除负荷呈现相同趋势。在反应器运行的前35 d，进水负荷波动较大，进水负荷基本在0.5~0.8 kg/（m3·d），而二级A/O的有效去除负荷都基本保持在0.2 kg/（m3·d），说明该反应器易于启动，并在很短的时间内稳定运行。从35 d 以后，进水负荷从0.6 kg/（m3·d） 降到0.3kg/（m3·d） 左右，但二级A/O 有效去除负荷只降了0.1 kg/（m3·d），并且基本保持很长的一段时间，说明在腈纶废水中存在一定的难降解有机物，降低进水负荷或延长反应器运行时间都对其作用不大〔6〕。
图 2 二级A/O 反应器去除负荷
2.2 停留时间对处理效果的影响
2.2.1 停留时间对出水COD 的影响
停留时间对出水COD 影响的实验结果如图 3所示。不同的HRT 对于出水COD 有一定的影响，二级A 池HRT 从15 h 提高到30 h 时，去除率上升的不明显，只有0.8%；二级O 池HRT 从12 h 提高到24 h 时，去除率上升很明显，达到7.0%。二级A 池HRT 从15 h 延长到30 h 的过程中，COD 去除效果变化不明显。原因在于酸化水解过程中有机物主要发生断链等变化，而很少进行彻底降解〔7〕。因此不能够使COD 的去除效果得到显著降低。所以A 池能够有效提高废水的可生化性，为后续O 池的处理提供了有利条件； 二级O 池由于进水的生化性提高，HRT 的延长为世代时间较长的硝化细菌优先附着在填料生物膜上提供了良好的生长条件，在曝气池容积不变的情况下，降低了污泥负荷，为生物反应器中取得较好的效果提供了条件〔8〕。说明延长HRT 的时间，能够提高COD 的去除效果。
图 3 停留时间对出水COD 的影响
2.2.2 停留时间对出水氨氮的影响
停留时间对出水氨氮影响的实验结果如图 4 所示。二级A 池出水氨氮浓度升高，去除率为负值，停留时间越长，出水氨氮浓度越高，当二级A 池停留时间为30 h 时，氨氮去除率可达-50%左右，因为腈纶废水多为毒性较大的含氮有机物（如丙烯腈），在经过生物降解后都会生成氨氮，以至出水中氨氮含量增加〔9, 10〕，当二级O 池HRT 在12 h 和24 h时，氨氮的去除率分别为27.3%和36%。随着停留时间的延长，氨氮去除率增加，但并不明显，说明单纯延长HRT 对于氨氮的降解贡献不大〔11〕。
图 4 停留时间对出水氨氮的影响
2.3 葡萄糖对出水COD 的影响
一些难降解的有机物，通过微生物的作用能被改变化学结构，但是不能被用作碳源和能源，微生物必须从其他底物获取大部分或全部的能源和碳源，这一过程称之为共代谢〔12〕。这种底物又称为共基质。基于共基质条件常是一些生物难降解物的主要降解机制〔13〕，考察向厌氧废水中添加葡萄糖对腈纶废水中难降解有机物部分强化生物去除的效果。
葡萄糖投加量对出水COD 影响的实验结果如图 5 所示。不投加葡萄糖的时候，二级O 池出水COD 在246 mg/L 左右，投加葡萄糖为0.25 g/L 时，二级O 池出水COD 为204 mg/L 左右； 当投加量为0.5 g/L 时，二级O 池出水COD 为350 mg/L 左右。说明当投加量为0.25 g/L 时，在二级A 池中发生了共代谢的反应，使原本不能够降解的有机物，通过葡萄糖的共代谢作用，降解为小分子有机物，使得二级O池的可生化性提高，COD 得到降低，这是由于共代谢反应是在葡萄糖作为原始碳源时，一些一碳和二碳原子的氯代脂肪族化合物的好氧转化，甲基营养型细菌和异养菌的相互作用则对腈纶废水中的难降解物质的进一步分解起重要作用。当投加量为0.5 g/L时，由于投加量太大，葡萄糖不仅仅起到共代谢的作用，多余的葡萄糖转化为COD 反而使COD 升高。
图 5 葡萄糖投加量对出水COD 的影响
2.4 碳酸氢钠投加量对出水氨氮的影响
碳酸氢钠投加量对出水氨氮影响的实验结果如图 6 所示。氨氮的出水效果基本不受进水浓度的影响，而与碳酸氢钠的投加量有密切的关系，未投加碳酸氢钠时，出水氨氮质量浓度基本保持在90 mg/L左右，在开始投加碳酸氢钠后，出水氨氮持续下降，当碳酸氢钠的投加量为0.25 g/L 时，出水氨氮效果最好，可降至20 mg/L 左右。从理论分析，好氧期开始，反硝化菌的活性被抑制，而硝化菌的活性逐渐增强，体系内氨氮的含量显著降低，被转化为硝态氮和亚硝态氮，同时硝化反应的发生使得碱度降低，至周期末体系的pH 降到了最低值，而硝态氮达到了周期内的最高峰，至此一个周期结束〔10〕。硝化过程〔14〕是从NH3→NH2OH→NOH→NO2-的过程，开始氮大部分转变成硝态氮这一反应过程会消耗大量的碱度，而腈纶废水中的碱度不足〔15〕。如不及时补充碱度，一方面因碱度不足，影响亚硝化反应的进行，使硝化反应不完全。另一方面酸性的积累，阻止了硝化反应的发生，使出水NH3-N 升高〔16〕。所以投加碳酸氢钠，有利于氨氮的去除，确定投加量为0.25 g/L时，对于腈纶废水氨氮的处理效果达到最佳。
图 6 碳酸氢钠投加量对出水氨氮的影响
3 结论
（1）进水负荷从0.6 kg/（m3·d）降到0.3 kg/（m3·d）左右，但二级A/O 有效去除负荷只降了0.1 kg/（m3·d），证明进水负荷对处理效果影响不大，说明腈纶废水中存在一部分难生物降解的物质。
（2）二级A/O 对腈纶废水具有较好的去除效果，随着O 池停留时间的延长，COD 去除率可达到15%，氨氮的去除率可达36%。
（3）往二级A 池中投加葡萄糖，当葡萄糖的投加量为0.25 g/L 时，出水COD 可降至204 mg/L，当投加量增加到0.5 g/L 时，出水COD 反升至350 mg/L，结果表明以投加葡萄糖作为药剂，其投加量为0.25g/L 处理效果最好。
（4）进水碱度也对出水氨氮具有很大的影响，当碳酸氢钠的投加量为0.25 g/L 时，出水氨氮可降至20 mg/L 左右。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
