高有机氮废水具有水质水量波动大、难降解有机物浓度高、总氮含量高、毒性大等特性，对该类废水的处理已受到国内外研究人员的广泛关注。 难降解有机物最为突出的特点是其可生化性较差，B/ C<0.2。 在传统脱氮工艺中，其不仅不能直接作为碳源被利用，还难以降解去除。含难降解有机物的高有机氮废水经预处理后，碳氮比小于0.8，氨氮质量浓度可达 240--400 mg/L， 再经一般污水厂主流AO工艺处理，出水往往会产生硝态氮等污染物浓度超标的问题。 有人认为传统的“硝化反硝化”工艺不适合处理含高有机氮的难降解、低碳氮比废水。但目前大部分污水处理厂均以“反硝化-硝化”AO工艺作为主要的生物脱氮处理单元。
采用传统的 AO 工艺脱氮需要充足的碳源，因此对于低碳氮比污水难以取得令人满意的脱氮效果。 碳源不足会直接导致反硝化阶段脱氮效果不佳，使出水中含有硝态氮，出水 TN 大大提高，这是导致高有机氮废水脱氮效果不佳的主要原因。此外， 污水厂出水总氮要求越来越高，通常要低于15mg/L。
本文主要从优化原水碳源角度对脱氮进行阐述。原水中的有机物分为2 种，一种为快速生物降解有机物（rbCOD ），另一种为缓慢生物降解有机物（rsCOD ）。 其中，rbCOD 在反硝化反应初始阶段就可以被反硝化菌直接利用去除；而 sbCOD 因具有相对分子质量大或化学结构稳定等特性， 需要进一步的水解酸化、厌氧氨化，将大分子有机物分解为小分子有机物， 再将小分子有机物氨化为有机碳源和氨氮，才能被反硝化菌直接利用，从而达到脱氮除碳的目的。
高有机氮废水中的主要污染物属于sbCOD，因此必须先将原水经充分水解酸化后再进行厌氧氨化，使 sbCOD 降解为容易利用的 rbCOD，以为后续脱氮反应提供高利用率的优质碳源。
在传统 AO 工艺中， 若在 A 池内同时进行厌氧水解酸化、厌氧氨化以及缺氧反硝化，会造成运行效果不稳定、基质竞争等不利情况，各反应均不能达到最佳处理效果。故对此进行改良：在前置厌氧区域（即AAO工艺）将厌氧反应与缺氧反应分隔开来，分别进行运行参数的调节。有研究人员对 AAO 工艺处理焦化废水的研究，在启动反应器的第46天， 厌氧池进、出水 COD 分别为4960、5120 mg/L， 后进入 AO 工艺脱氮， 最终出水COD 为 135 mg/L，COD 去除率达97.28%。充分的水解酸化不仅有助于将难降解有机物转化为易降解生物碳源， 还可以提高好氧阶段氧化去除 COD 的效率，出水 C、N 浓度更易达标。
有些改良工艺则在厌氧反应与缺氧反应分开的基础上，将水解酸化反应与氨化反应也划分开来，使各反应阶段可以独立调节运行参数，以维持最适的反应环境。 研究人员将增设预缺氧池后的 AAO 工艺与普通的AAO工艺进行比较发现，在相同的运行条件下，前者的 COD 平均去除率比后者提高 23.34%。预缺氧池的设置明显提高了废水的可生化性，改善了后续生物处理效果。实际工程应用中，细化厌氧阶段反应可以提高水解酸化及氨化速率， 加快优化原水碳源。某氨纶废水处理厂通过改建预酸化池，使废水流经厌氧池后，COD、氨氮分别从进水的 3000、110 mg/L 变为 1000、270 mg/L，难降解有机物如DMAC、DMF 等经充分水解酸化、氨化，部分生成氨氮，部分生成酸性小分子有机物作为优质反硝化碳源；最终出水COD 为 50 mg/L以下，COD 去除率约98%，氨氮去除率接100%。 研究发现，通过水解酸化及氨化反应优化高有机氮废水原水碳源效果较好，厌氧反应从根本上影响了高有机氮废水脱氮效果的好坏。研究人员主要通过延长厌氧阶段 HRT 来实现水解酸化、氨化反应的充分进行。在采用水解酸化/AO/臭氧氧化/SAFTM 工艺处理煤化工园区废水的研究中，通过调节水解酸化 HRT 为 6.5 h，使二沉池出水COD 从进水的 500 mg/L 降至 80 mg/L，氨氮从 45 mg/L 降至10 mg/L，TN 也低于15 mg/L， 达到排放标准的要求。 采用 EGSB/水解/三级AO/臭氧接触池/BAF 处理皮革废水，结果表明，在进水 COD 高达 3 000 mg/L，B/C 低于 0.3 的情况下，将厌氧水解酸化段 HRT 控制在11h才能确保难降解有机物水解酸化完全。厌氧反应 HRT与废水中难降解有机物的浓度相关。设计 HRT 不足，会直接导致出水水质变差；HRT 过长，则不仅不会提高水解酸化效率，还会导致多余人力物力消耗，降低整体工艺效率，增加运行成本。研究人员在 HRT对多级AO+悬浮填料组合工艺脱氮除磷的影响研究中发现，设计HRT为8h即可实现达标出水。 找到最佳厌氧HRT，确保水解酸化反应进行完全、氨化反应进行到理想程度是优化原水碳源，强化后续脱氮效果的关键所在。
因此，对于高有机氮废水，厌氧反应HRT控制在 6-12 h可达到较好的处理效果。未来优化原水碳源的相关研究可以根据不同类型废水的浓度、特征，控制适宜的水解酸化、厌氧氨化 HRT 等运行参数，使得出水溶解性 COD 达到理想范围。
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