紡織印染是我國傳統的支柱產業，環保問題是影響其可持續發展主要因素之一，尤其是水污染，紡織工業廢水排放量長期居各工業行業前3位，而印染廢水在紡織行業廢水中占比約80%。數碼印花作為印染行業的重要門類，印花工藝由于多品種和按需制造、印制要求高等特點，使得印花過程中不可避免地大量使用含氮染料或助劑（如尿素），造成水中成分復雜，氮濃度高，大量的高氮廢水進入污水廠或者河流勢必引起嚴重污染，必須有效處理后才能排放。
對于高氨數碼印花廢水，總氮的去除不僅困難且成本較高，主要由于廢水中含氮有機物結構形式穩定，不易被氨化與總氮脫除，同時COD較低，造成C/N比值較小，無法正常提供微生物所需的碳源，此類廢水已成為行業難題。
目前，高氮廢水傳統處理方法有鳥糞石、折點加氯、吹脫、膜分離等物化處理法。
采用物化處理方法容易產生二次污染（吹脫產生的廢氣、加氯產生的余氯等）且運行成本極高，達到30~60元/t以上。因此，性價比最高的生化處理仍是首選處理方法。傳統的生化法如活性污泥法脫氮效率已無法滿足現行嚴格的總氮排放限值，只有開發新型高效的生物脫氮工藝并通過馴化優勢生物菌種以提高其生物活性與生物濃度，強化并提升處理效率，才能滿足對高含氮廢水高脫氮效果的要求。曝氣生物流化床（ABFT）是近年開發出的專門處理高氨氮廢水的工藝，氨氮去除效果較好，但對總氮去除效率不高，筆者在ABFT工藝基礎上針對高氨印花廢水的處理進行改進（簡稱MABFT），提出并設計采用缺氧A1-MABFT-缺氧A2多段復合工藝應用于數碼印花廢水的脫氮處理工程中，考察其處理效果。
1、工程設計與調試
1.1 廢水及來源
低C/N高氨印染廢水來自杭州某數碼印花企業污水調節池，包含車間生產廢水、地面沖洗廢水和生活污水，經均質混合后，具體水質為pH7~8、COD600～800mg/L、NH3-N120～300mg/L、NO2--N≤1mg/L、NO3--N≤5mg/L、TN150～380mg/L。廢水處理量為250～300m3/d。
1.2 處理工藝流程
廢水處理工藝流程如圖1所示。
1.3 構筑物設計
缺氧池A1：1座，分2格串聯，總有效容積100m3，HRT=8h。第一格進水端設置邊長0.5m的配水槽，原水與回流硝化液由配水槽混合導流進入A1底部，降低DO對缺氧的瞬時沖擊。池內設置懸掛型親水性高密度載體填料，掛膜量15～20g/L，設置潛水攪拌系統2套，使懸浮型污泥呈低度紊流狀態。
MABFT池：1座，內設3格梯度式串聯，總有效容積為150m3，HRT=12h，DO2～5mg/L，曝氣通過流量計進行控制，池內DO呈前高后低，逐步遞減，末端控制在（2±0.3）mg/L。池內設置NC-5ppi型顆粒態親水性多相聚合物生物載體填料。填料為正方體網孔狀，邊長50mm，比表面積達到25000m2/m3，投加體積比為45%。在池內增設攪拌裝置，槳葉處于填料層頂部，每周運行1h，解決ABFT運行中填料擠壓在上層造成堵塞、流水不暢、區域內發生厭氧使硝化效果不佳等問題，使填料在水中處于多相流化狀態，和氣泡有力地碰撞，大大地提高了微生物、溶氧的傳質效果，微生物快速完成著床并增殖，生物固化量大，填料固化污泥量達10～20kg/m3，懸浮污泥質量濃度達到4～5g/L。
缺氧池A2：1座，共1格，總有效容積31.5m3，HRT=2.5h，池內同缺氧1。
澄清池：1座，表面負荷0.7m3/（m2•h）。
1.4 調試
MABFT利用原有。缺氧池A1接種期間廢水來自好氧出水，污泥來自附近市政污水廠脫水污泥，A1投加污泥馴化后生物量達到20g/L，A2投加污泥馴化后生物量達到10g/L，同步加入MKNC-003（反硝化干粉菌種）。在污泥和菌種投加完成后，調試初期采用間斷性曝氣，控制DO為0.2～0.5mg/L，水溫保持在25～30℃，按比例投加葡萄糖進行馴化。進水量由4m3/h提升至12.5m3/h，當出水NH3-N＜20mg/L，TN＜30mg/L，即為調試成功。
1.5 測定方法
COD采用重鉻酸鹽法，氨氮采用連華科技氨氮測定儀（5B-6D），污泥量采用稱重法，總氮采用連華科技總氮測定儀（LH-TN200），pH采用上海雷磁pHS-3C臺式酸度計，溶氧采用上海雷磁JPB-607A便攜式溶氧儀，最終測試數據為2次測定結果的平均值。
2、運行結果與討論
2.1 A1對氨氮/總氮的去除
缺氧池A1以馴化培養反硝化菌去除總氮為目的，采用前置，通過硝化液內回流，并充分利用原水中的碳源來處理總氮，根據調試期對A1內DO的監控，確定最佳回流比300%，圖2為缺氧池A1處理效果。
由圖2可以看出，總氮的去除主要在此階段完成，雖然進水中氨氮和總氮波動性比較大，但總氮的平均去除率達到76.7%，效果比較好，相比裘偉明等的研究中一級AO段總氮去除率為60%，這可能是由于設置了高密度生物載體填料使得掛膜量大幅提高，內部固化了足夠的微生物量對污染物進行分解轉化造成的。同時，經檢測分析，此階段中NO2--N≤0.5mg/L，NO3--N≤7mg/L，較回流液硝酸鹽氮均降低，可認為此階段主要以硝酸鹽氮轉化為氮氣溢出的反硝化作用為主。
2.2 MABFT池對氨氮/總氮的去除
MABFT池內經過馴化培養，池內總污泥質量濃度達到8～10g/L，能有效地將氨氮轉化為硝態氮，去除效果如圖3所示。
A1池的出水為MABFT的進水，如圖3所示，其對氨氮的去除效果非常好，去除率穩定達到88.8%，筆者前期利用MABFT技術處理高氨氮印花廢水過程中氨氮去除率達到99.6%，分析認為主要是因為前段反硝化菌的流入和硝化液的大流量回流，停留時間大大縮短，增加了MABFT內微生物群落的豐富性，減緩了系統的硝化能力，這從池內總氮有平均約10%的去除率可以得到驗證。經檢測分析，此階段中NO2--N≤0.5mg/L，NO3--N≤25mg/L，硝酸鹽氮大幅升高，可認為此階段主要以氨氮轉化為硝酸鹽氮的硝化作用為主。
2.3 缺氧池A2對氨氮/總氮的去除
前端MABFT出水氨氮已達到并遠優于排放標準，而出水中總氮（經間歇取樣檢測，硝態氮/總氮≈70%，總氮－硝態氮－氨氮=7～9mg/L）理論上可以全部回流至缺氧池A1進行處理，但實際運行中需考慮：（1）動力成本，大比例回流會增加泵用功率；（2）大量的回流會給A1帶去溶解氧，使其DO偏高，破壞反硝化環境；（3）回流不及時造成的溢出等。因此在后端設置缺氧A2池，去除后續的總氮，保障出水穩定達標，其效果如圖4所示。
由圖4可知，出水中氨氮始終并遠低于15mg/L，由于進水濃度較低，整體去除率不高，甚至出現出水有升高的現象，此階段中NO2--N≤0.05mg/L，NO3--N≤4mg/L，硝酸鹽氮濃度較低，分析認為廢水中含有的部分未分解有機氮轉化為了氨氮。除了4t/h和8t/h提升階段由于碳源補充不及時造成的總氮偏高，總氮去除率平均達到53%以上，有效地保障了出水總氮穩定在30mg/L以下。
2.4 全流程對COD的去除
在生物脫氮過程中，碳源是決定微生物反硝化效果的因素之一。經檢測統計，原水中平均C/N≈2.6，BOD5/COD≈0.85，同時，根據王麗麗等研究的不同碳源的最佳反硝化碳氮比，根據監測數據及運行參數優化，為確保達標并節約運行成本，通過補充葡萄糖，控制A2進水端C/N≈4，且COD≤200mg/L，全流程COD的去除效果如圖5所示。
由圖5可知，原水COD在滿足反硝化過程對碳源的消耗需求時，出水能穩定達到200mg/L以下，去除率達到81.2%。
2.5 運行成本分析
直接運行費用包括電費、藥劑費、配藥劑用水費、人工費、折舊及維修費等。
（1）電費：設備運轉總功率為20.5kW，1.0元/（kW•h），則每天耗電費492元。
（2）藥劑費：每日耗葡萄糖量0.15t，單價3200元/t，則每天耗藥劑費480.0元。
（3）配藥劑用水費：每日耗自來水約3t，單價4.0元/t，則每天耗水費12.0元。
（4）人工費：按運行情況，1名工人常白班，夜班自控運行或管理人員兼職操作，按月工資2500元計，則每天人工費83.33元。
（5）折舊、維修費：每天約30元。每天按處理250～300t廢水計，則廢水的直接處理費用為3.66～4.39元/t（不含污泥處置費）。
3、結論
經調試啟動階段和35d的滿負荷運行的監測觀察，A1-MABFT-A2工藝在處理低C/N數碼印花廢水的工程上具有可行性，進水NH3-N為120～300mg/L、TN為150～380mg/L、COD為400～800mg/L時，出水NH3-N＜15mg/L、TN＜30mg/L、COD＜200mg/L，總去除率分別為98.7%、90.2%、81.2%，出水穩定達到《紡織染整工業水污染物排放標準》（GB4287—2012）表2間接排放標準要求。（來源：中煤科工集團杭州研究院有限公司）
