半导体芯片制造过程中，使用氢氟酸、氨水和有机溶剂，导致产生的废水同时含有氨氮、氟离子和少量有机物。处理这类废水，通常需将含氟和含氨氮废水分开处理。如果能在单一反应器内实现同步脱氮除氟，将极大地简化流程和降低占地。SNAD工艺是在单个生物膜或颗粒污泥体系内，由氨氧化菌（AOB）、厌氧氨氧化菌（AnAOB）和反硝化菌协同完成脱氮的过程。颗粒污泥致密的层状结构和胞外聚合物（EPS）保护层，可能为内部敏感菌群（如AnAOB）提供抵抗F⁻毒害的微环境。因此，本研究大胆尝试培养SNAD颗粒污泥直接处理含氟含氨氮废水。

  实验在SBR反应器中接种成熟的好氧硝化颗粒污泥和少量厌氧氨氧化颗粒污泥，进水为模拟半导体废水（氨氮200mg/L，COD 100mg/L，F⁻从0逐步提升至200mg/L）。经过120天的驯化，成功在反应器内形成了稳定的SNAD颗粒。颗粒粒径约1.5-2.0mm，呈红褐色。在进水F⁻浓度高达150mg/L时，反应器的总氮去除率仍能稳定在85%以上，出水总氮<30mg/L。当进水F⁻浓度提升至200mg/L时，脱氮效率出现明显下降，提示F⁻对功能菌群的毒性阈值在150-200mg/L之间。FISH分析显示，即使在150mg/L F⁻环境下，颗粒内部仍保有高丰度的AnAOB菌群。

  更为重要的是，研究发现该SNAD颗粒对氟离子有显著的共去除作用。在进水F⁻为100mg/L时，出水F⁻浓度稳定低于10mg/L，去除率高达90%以上。XPS和EDX分析证实，F⁻被颗粒污泥吸附，并与水中和颗粒内部的钙、镁离子反应，形成了氟化钙（CaF₂）等沉淀，紧密附着在颗粒的EPS基质中。这些沉淀随着污泥的定期排泥而被移除出系统。微生物群落分析表明，颗粒内AOB（如Nitrosomonas）、AnAOB（如Candidatus Kuenenia）和反硝化菌共存。该研究首次证实了SNAD颗粒污泥在处理含氟含氨氮废水时，具备同步脱氮除氟的独特能力，为该类工业废水的短流程处理提供了新的生物技术选项。

标签: