高濃度氨氮滲濾液處理的厭氧氨氧化工藝研究

厭氧氨氧化是近幾年來得到確認(rèn)的一種生物化學(xué)反應(yīng)，其以亞硝酸鹽或硝酸鹽為電子受體、以氨為電子共體完成生物脫氮過程。其優(yōu)點是節(jié)省了傳統(tǒng)生物反硝化的碳源和氨氮氧化對氧氣的消耗。這一優(yōu)勢對于高氨氮廢水顯得由為重要，垃圾滲濾液即是一種高氨氮低碳氮比廢水，在其處理過程中存在自由氨氨及亞硝酸鹽抑制等問題，采用厭氧氨氧化技術(shù)可以在一定程度上緩解這些問題。

　　1、研究方法

　　1.1滲濾液原水水質(zhì)試驗用滲濾液取自北京某生活垃圾填埋場，COD濃度1145-1472mg/L， BOD5為68-115mg/L，NH4+-N為1129-1210mg/L，總氮為1611-1555mg/L，pH為8-8.2，堿度7770-15331mg/L.

　　1.2試驗流程與設(shè)備試驗采用如下流程。試驗裝置由滲濾液進(jìn)水槽、進(jìn)水泵、厭氧流化床、缺氧池、曝氣池、沉淀池，回流泵、溫度控制器、pH在線檢測系統(tǒng)組成。內(nèi)循環(huán)厭氧流化床和曝氣池設(shè)計有效容積均為40 l，厭氧流化床內(nèi)裝顆?；钚蕴繛樘盍稀捬趿骰驳墓ぷ鳒囟葹?5℃，曝氣池的工作溫度為20℃。

　　1.3分析方法CODCr：重鉻酸鉀法；NH4+-N：納試劑比色法；NO3——N：紫外分光光度法；NO2——N： N-萘基-乙二胺比色法；SS：重量法；總氮：過硫酸鉀紫外分光光度法；DO：溶解氧測定儀；總堿度：電位滴定法。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 普通A2/O流程試驗試驗用滲濾液屬于典型的晚期滲濾液，主要處理對象是氨氮和總氮，出水氨氮濃度為259mg/L.總氮去除率僅為9%.出水NO₃——N濃度下降；NO₂——N濃度進(jìn)一步上升，平均值高達(dá)823mg/L.表明Nitrobacter受高濃度到NO₂——N的抑制，亞硝酸反硝化反應(yīng)也很少進(jìn)行。根據(jù)Narkis 等人1979年的研究表明，低碳/氮比也是反硝化過程亞硝酸積累的重要原因?？梢哉J(rèn)為這里的亞硝酸積累主要是由于低碳/氮比造成的。

　　2.2 厭氧氨氧化A2/O流程試驗普通A2/O流程對于碳/氮比極低的滲濾液的處理存在嚴(yán)重的亞硝酸積累問題，從而使硝化反應(yīng)及反硝化反應(yīng)受到抑制，出水氨氮濃度和亞硝酸濃度很高，總氮去除率很低。

　　3月29日開始厭氧氨氧化流程試驗，前7天，進(jìn)水流量仍為26 l/d，出水回流比為1；考慮保持厭氧流化床較大的水力停留時間。進(jìn)水流量為16 l/d，出水回流比為0.25.試驗開始后，好氧出水氨氮濃度開始從普通A2/O流程試驗階段的339mg/L逐步下降，到4月24日好氧出水氨氮濃度降至6.7mg/L.好氧出水硝態(tài)氮濃度在試驗過程中逐步增加，從試驗開始3月29日的0.0mg/L增加到4月28日的794mg/L；厭氧流化床出水硝態(tài)氮濃度增加到146mg/L（12日），之后又逐漸下降，到28日為72mg/L.好氧出水亞硝態(tài)氮從3月29日試驗開始的849mg/L逐漸下降到4月28日的5.6mg/L.厭氧出水亞硝態(tài)氮從試驗開始后的546mg/L，逐漸下降到4月28日的0.03mg/L.表明厭氧流化床逐步適應(yīng)了出水回流，使系統(tǒng)出水的氨氮濃度和亞硝態(tài)氮濃度降了下來，亞硝酸鹽先于硝酸鹽被厭氧氨氧化過程利用。

　　系統(tǒng)在4月17日以后基本進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后的平均運行數(shù)據(jù)見表1.整個系統(tǒng)的總氮去除率為27%，比普通A2/O提高15%；缺氧-好氧部分的總氮去除率為13%，比普通A2/O提高約5%.系統(tǒng)氨氮去除率達(dá)95%，比普通A2/O提高18%.根據(jù)表1的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)平均數(shù)據(jù)進(jìn)行對厭氧流化床的進(jìn)出水進(jìn)行氨氮、NO₃——N、NO₂——N進(jìn)行物料衡算結(jié)果為，若沒有厭氧氨氧化作用，厭氧流化床出水的氨氮、NO₃——N、NO₂——N濃度分別應(yīng)為914mg/L、148mg/L和81mg/L，與實際檢測到的平均值的差分別為87mg/L、25mg/L和78mg/L.由此可以得出氨氮、NO₃——N、NO₂——N的消耗速率分別為43.5mg/l/d、12.5mg/L和39mg/l/d.而NO₃——N+NO₂——N的消耗速率為51.5mg/l/d，略大于氨氮的消耗速率，但很接近。據(jù)此，可以認(rèn)為在厭氧流化床中發(fā)生了厭氧氨氧化反應(yīng)。

　　表2 厭氧氨氧化A2/O流程穩(wěn)態(tài)平均運行數(shù)據(jù)

數(shù) 　進(jìn)水　厭氧出水　缺氧出水　好氧出水　總?cè)コ剩?）　污泥負(fù)荷（1/d）　說明　 COD（mg/l）　 1372　 1346　 1181　 945　 31　　平均溶解氧濃度1.34mg/l
污泥沉降比45
污泥濃度6093mg/l
污泥指數(shù)73
ΔCOD/厭氧氨氮比值0.47
ΔCOD/ΔTN比值=2.44/1.05　 COD負(fù)荷（kg/m3/d）　 0.55　 0.39　　　　 0.064　 BOD₅　 115　 167　　　　　 BOD₅負(fù)荷（kg/m3/d）　 0.05　 0.05　　　　 0.008　氨氮（mg/l）　 1129　 827　 200　 57　 95　　氨氮負(fù)荷（kg/m3/d）　 0.25　 0.04　　　　　總氮（mg/l）　 1520　 1279　 1206　 1114　 13/27　　 NO₃^--N（mg/l）　 0.77　 123　 633　 740　　　 NO₂^--N（mg/l）　 0.19　 3.0　 98　 101　　　 PH 　　　 7.77　 6.46　　　堿度（mg/l）　 7770　 5866　 639　 406　　　