趙宗升1 劉鴻亮1 袁光鈺2 李炳偉1
(1.中國環(huán)境科學(xué)研究院；2. 清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系）

　　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.
2.2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水槽、進水泵、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)裝顆粒活性炭為填料。厭氧流化床的工作溫度為35℃，曝氣池的工作溫度為20℃。

1.3分析方法
　　COD_Cr: 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。可以認(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)進行對厭氧流化床的進出水進行氨氮、NO₃^--N、NO₂^--N進行物料衡算結(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) 參數(shù) 進水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總?cè)コ?%) 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

3 結(jié)論

　　（1）利用好氧出水回流到厭氧流化床可以建立厭氧氨氧化過程，厭氧氨氧化流程可以防止低碳/氮比滲濾液的硝化/反硝化過程中亞硝酸鹽積累，消除對硝化/反硝化的抑制作用，降低出水亞硝態(tài)氮和氨氮濃度，并可提高系統(tǒng)對總氮去除率。
　　（2）厭氧氨氧化可使A²/O系統(tǒng)的總氮去除率提高15%以上。