PU 合成革廢水中含有DMF（二甲基甲酰胺），DMF 化學性質穩定，有毒性，化學式為（CH3）2NHCHO，DMF 在合成革生產上作為有機溶劑使用，生產過程中大量的DMF 進入合成革廢水中。因此，對PU 合成革廢水的有效處理中必須考慮對DMF 的有效降解。而DMF 在生化等降解過程中，產物之一就是氨氮，因此，有效消除和降解氨氮將成為合成革廢水處理的難點之一。

目前，制革廢水除氮工藝方法主要有化學氧化法、離子交換法、化學沉淀法、吹脫法、膜法、生物法等，這些技術方法對制革廢水除氮都有一定的效果〔1, 2, 3, 4, 5, 6〕，但都普遍存在一些缺陷，如產生二次污染、運行費用高、排放廢水氨氮不能達標等等。

MBBR（Moving Bed Bio-film Reactor Process） 內懸浮填料的內外表面均能附著生長生物膜，填料在曝氣或機械攪拌作用下，在反應池內呈流化狀態，生物膜與廢水接觸充分，因此，MBBR 對難降解的高強度工業廢水具有很好的處理效果。

MBR（Membrane Bioreactors）依靠微濾或超濾膜的過濾作用，實現對反應器內微生物完全的截留作用，對生長繼代長的細菌，如硝化菌，實現快速的富集，從而促進氨氮的完全硝化降解過程。

筆者根據MBBR 和MBR 的特點，試驗研究采用厭氧MBBR-好氧MBR 組合工藝處理杭州富陽興業合成革有限公司的生化工藝出水，并重點考察了該工藝對氨氮等氮化物的去除作用。

1 試驗與方法

1.1 材料與方法

試劑：重鉻酸鉀、硫酸亞鐵銨、硫酸亞鐵、水楊酸、亞硝基鐵氰化鈉、硫酸銀、硫酸汞、次氯酸鈉、過硫酸鉀、氫氧化鈉、鹽酸、硫酸，上述試劑均為分析純。

儀 器：JJ-1 型精密增力電動攪拌器，江蘇省金壇市江南儀器廠；HBA-100 型標準COD 消解器，江蘇江環分析儀器有限公司；SP-150A 型生化培養箱，南京恒裕儀器設備制造有限公司；ET99724A 型微電腦BOD 測定儀，北京艾諾威商貿有限公司；UV-2550 型紫外可見分光光度計，日本島津公司；HI2400 溶氧儀；便攜式pH 計；壓力蒸汽消解器。

厭氧MBBR 反應器： 外觀尺寸為200 mm ×220 mm×500 mm，8 mm 有機玻璃制作；填料為聚乙烯材質，外觀呈空圓柱體，高7 mm，直徑10 mm，內部有十字支撐，密度小于水，空隙率88%，可供生物膜附著的比表面積約500 m2/m3。填料的填充率為30%，氣水比約為20∶1，整個池的填料呈良好的流化狀態，接種污泥來自宜興市清源市政污水處理廠厭氧段。

好氧MBR 反應器： 外觀尺寸為290 mm ×220 mm×400 mm，8 mm 有機玻璃制作；內置平板膜3 片，膜片為江蘇大孚膜科技有限公司生產的有機高分子平板膜，尺寸300 mm×200 mm，有效膜面積為0.05 m2，孔徑0.1～0.4 μm，最大膜通量0.2 m3/（m2·d）；微孔曝氣； 間歇抽吸；HRT 為20 h；MLSS 8.0～10.0 g/L。接種污泥來自宜興市清源市政污水處理廠好氧段。

分析方法：COD 采用重鉻酸鉀法（GB 11914—1989）； 氨氮采用水楊酸- 次氯酸鹽光度法（GB7481—1987）；總氮采用過硫酸鉀氧化紫外分光光度法（GB 11894—1989）。

1.2 廢水來源及特性

試驗中所用PU 合成革廢水的水質指標：COD約59.35~416 mg/L，氨氮約48.5~311.74 mg/L，總氮約203.1~360.63 mg/L。

試驗中所用厭氧MBBR-好氧MBR 組合工藝流程如圖 1 所示。

圖 1 厭氧MBBR-好氧MBR 組合工藝流程

合成革廢水進入厭氧反應池首先進行厭氧反應，將廢水中的有機氮轉化為氨氮，同時經過反硝化反應，將廢水中的NO2--N、NO3--N 轉化為N2，厭氧反應池的HRT 是15 h； 然后廢水經過厭氧反應池溢流進入好氧MBR 反應池進行硝化反應，廢水中的氨氮被轉化為NO2--N、NO3--N，MBR 反應器中廢水回流至厭氧反應器完成廢水脫氮過程，或通過膜出水。

廢水運行試驗可大致分為兩個階段，啟動階段（1~32 d）和穩定運行階段（33 d 以后）。初期對好氧池悶曝、厭氧池攪拌約5 d，5 d 以后組合工藝間歇進水和出水，進水COD 210.9~1 276.2 mg/L，氨氮136.8~280.4 mg/L，總氮242.2~572.8 mg/L。至32 d后，組合工藝開始進入穩定運行階段，該階段進水COD 258.0~512.0 mg/L，氨氮40.1~255.6 mg/L，總氮133.2~328.2 mg/L，維持整個組合工藝的連續進水和出水。

2 運行結果分析

2.1 組合工藝對COD 的去除效果

組合工藝對有機物的去除效果如圖 2 所示。

圖 2 厭氧MBBR-好氧MBR 工藝對合成革廢水中COD 的降解效果

由圖 2 可見，在啟動階段（1～32 d），進水中加入約300 mg/L 的葡萄糖作為補充碳源，連續進水，對組合工藝內的厭氧MBBR 進行機械攪拌、填料掛膜和馴化；對好氧MBR 內的污泥進行悶曝和馴化，包括硝化菌在內的微生物將在MBR 內停留任意長的時間，污染物將會得到充分的降解。由圖 2 可見，啟動階段調試進水COD 從1 276.2 mg/L 降至210.9mg/L，出水COD 在100~158 mg/L 之間，出水COD 大于100 mg/L，在啟動階段，總體上，COD 去除率呈下降趨勢，平均去除率僅64.3%。穩定運行階段（33～105 d），進水COD 平均維持在358.8 mg/L，而出水COD 平均為45.5 mg/L，組合工藝對COD 的去除率平均為72.4%，出水COD 基本低于50 mg/L。

上述分析說明，當控制進水COD 維持在400mg/L 以下時，該工藝對PU 制革廢水中的COD 有良好去除作用，可將出水COD 維持在50 mg/L 以下。

厭氧MBBR 和好氧MBR 組合工藝對COD 的直接作用是在好氧MBR 部分實現的。厭氧MBBR對進水COD 的去除率為25.9%； 而好氧MBR 對厭氧MBBR 出水中COD 的去除率則達到平均約83.6%。厭氧MBBR 階段僅對合成革廢水中的難降解物質做了較為充分的厭氧水解作用，對COD 的去除作用則不明顯。

2.2 組合工藝對氨氮的去除效果

控制厭氧MBBR 中的pH 在7.90～8.40，溫度在25~26 ℃； 控制好氧MBR 中的pH 在6.80～7.30，溫度在25～27℃，溶解氧控制在2～4 mg/L 左右，測定組合工藝中各單元對氨氮的去除效果，結果如圖 3所示。

圖 3 厭氧MBBR 和好氧MBR 對氨氮的去除效果

由圖 3 可見，厭氧MBBR+好氧MBR 組合工藝中，每一個工藝單元對氨氮都有一定的去除效果，其中厭氧MBBR 階段、好氧MBR 及組合工藝整體對氨氮的去除率平均分別為54.6%、62.6%和80.4%，但由于進水氨氮在1～72 d 的時間里，整體氨氮質量濃度在200 mg/L 左右，出水氨氮質量濃度波動較大，平均約47 mg/L，難以穩定地低于10 mg/L。可見較高濃度的氨氮對氨氮降解菌的活性形成了一定的抑制作用；從73～103 d，進水合成革廢水中的氨氮質量濃度降至約50 mg/L，則出水氨氮質量濃度穩定地低于8 mg/L，均值為3.9 mg/L，可見MBR 對硝化菌的截留富集效果較好。

2.3 組合工藝對總氮的去除效果

組合工藝中各單元反應器對總氮的去除效果如圖 4 所示。

圖 4 厭氧MBBR 和好氧MBR 對總氮的去除效果

由圖 4 可見，雖然進水總氮的濃度波動較大，但好氧MBR 出水總氮濃度一直在穩定降低，厭氧MBBR+好氧MBR 組合工藝對總氮的去除率也隨之繼續提高至90%以上。當進水氨氮質量濃度處于150～300 mg/L 時，出水總氮的質量濃度穩定低于10mg/L，達到了排放標準的要求。

2.4 運行成本分析

試驗工藝的運行成本僅具體包括： 電費和試劑費，不包括人工成本。關于材料的參考計算價格見表 1。

污水的運行成本=電費+鹽酸費用+氫氧化鈉費用+葡萄糖費用。因此，由表 1 可知，按照材料的參考價格和試驗過程中的用量，每噸廢水的處理運行費用大約為9.9 元/m3。

3 結論

采用厭氧MBBR-好氧MBR 反應器處理PU 合成廢水試驗表明：

（1）維持PU 合成革廢水中氨氮和總氮的質量濃度分別小于40 mg/L 和150～300 mg/L 時，組合工藝的總出水中的氨氮質量濃度可穩定低于8 mg/L，總氮質量濃度可穩定低于15 mg/L，均達到《合成革與人造革工業污染物排放標準》（GB 21902—2008）的要求。

（2）可以采用厭氧MBBR+好氧MBR 反應器處理含DMF 的PU 合成革廢水，在有效降解COD 的同時，氨氮等各種氮化物也可以得到有效的降解。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。