高浓度氨氮渗滤液处理的厌氧氨氧化工艺研究

高浓度氨氮渗滤液处理的厌氧氨氧化工艺研究厌氧氨氧化是近几年来得到确认的一种生物化学反应，其以亚硝酸盐或硝酸盐为电子受体、以氨为电子共体完成生物脱氮过程。其优点是节省了传统生物反硝化的碳源和氨氮氧化对氧气的消耗。这一优势对于高氨氮废水显得由为重要，垃圾渗滤液即是一种高氨氮低碳氮比废水，在其处理过程中存在自由氨氨及亚硝酸盐抑制等问题，采用厌氧氨氧化技术可以在一定程度上缓解这些问题。1研究方法1.1渗滤液原水水质试验用渗滤液取自北京某生活垃圾填埋场，COD浓度1145-1472mg/L,BOD5为68-115mg/L,NH4+-N为1129-1210mg/L,总氮为1611-1555mg/L,pH为8-8.2,碱度7770-15331mg/L.2.2试验流程与设备试验采用如下流程。试验装置由渗滤液进水槽、进水泵、厌氧流化床、缺氧池、曝气池、沉淀池，回流泵、温度控制器、pH在线检测系统组成。内循环厌氧流化床和曝气池设计有效容积均为40l,厌氧流化床内装颗粒活性炭为填料。厌氧流化床的工作温度为35℃，曝气池的工作温度为20℃。1.3分析方法CODCr:重铬酸钾法；NH4+-N：纳试剂比色法；NO3--N:紫外分光光度法；NO2--N:N-萘基-乙二胺比色法；SS:重量法；总氮：过硫酸钾紫外分光光度法；DO:溶解氧测定仪；总碱度：电位滴定法。2结果与讨论2.1普通A2/O流程试验试验用渗滤液属于典型的晚期渗滤液，主要处理对象是氨氮和总氮，出水氨氮浓度为259mg/L。总氮去除率仅为9%。出水NO3--N浓度下降；NO2--N浓度进一步上升，平均值高达823mg/L。表明Nitrobacter受高浓度到NO2--N的抑制，亚硝酸反硝化反应也很少进行。根据Narkis等人1979年的研究表明，低碳/氮比也是反硝化过程亚硝酸积累的重要原因。可以认为这里的亚硝酸积累主要是由于低碳/氮比造成的。2.2厌氧氨氧化A2/O流程试验普通A2/O流程对于碳/氮比极低的渗滤液的处理存在严重的亚硝酸积累问题，从而使硝化反应及反硝化反应受到抑制，出水氨氮浓度和亚硝酸浓度很高，总氮去除率很低。3月29日开始厌氧氨氧化流程试验，前7天，进水流量仍为26l/d，出水回流比为1；考虑保持厌氧流化床较大的水力停留时间。进水流量为16l/d，出水回流比为0.25。试验开始后，好氧出水氨氮浓度开始从普通A2/O流程试验阶段的339mg/L逐步下降，到4月24日好氧出水氨氮浓度降至6.7mg/L。好氧出水硝态氮浓度在试验过程中逐步增加，从试验开始3月29日的0.0mg/L增加到4月28日的794mg/L；厌氧流化床出水硝态氮浓度增加到146mg/L(12日)，之后又逐渐下降，到28日为72mg/L。好氧出水亚硝态氮从3月29日试验开始的849mg/L逐渐下降到4月28日的5.6mg/L。厌氧出水亚硝态氮从试验开始后的546mg/L，逐渐下降到4月28日的0.03mg/L。表明厌氧流化床逐步适应了出水回流，使系统出水的氨氮浓度和亚硝态氮浓度降了下来，亚硝酸盐先于硝酸盐被厌氧氨氧化过程利用。系统在4月17日以后基本进入稳定状态。系统达到稳态后的平均运行数据见表1。整个系统的总氮去除率为27%，比普通A2/O提高15%；缺氧-好氧部分的总氮去除率为13%，比普通A2/O提高约5%。系统氨氮去除率达95%，比普通A2/O提高18%。根据表1的系统稳态平均数据进行对厌氧流化床的进出水进行氨氮、NO3--N、NO2--N进行物料衡算结果为，若没有厌氧氨氧化作用，厌氧流化床出水的氨氮、NO3--N、NO2--N浓度分别应为914mg/L、148mg/L和81mg/L，与实际检测到的平均值的差分别为87mg/L、25mg/L和78mg/L。由此可以得出氨氮、NO3--N、NO2--N的消耗速率分别为43.5mg/l/d、12.5mg/L和39mg/l/d。而NO3--N+NO2--N的消耗速率为51.5mg/l/d，略大于氨氮的消耗速率，但很接近。据此，可以认为在厌氧流化床中发生了厌氧氨氧化反应。表2厌氧氨氧化A2/O流程稳态平均运行数据参数进水厌氧出水缺氧出水好氧出水总去除率(%)污泥负荷(1/d)说明COD(mg/l)13721346118194531平均溶解氧浓度1.34mg/l污泥沉降比45污泥浓度6093mg/l污泥指数73ΔCOD/厌氧氨氮比值0.47ΔCOD/ΔTN比值=2.44/1.05COD负荷(kg/m3/d)0.550.390.064BOD5115167BOD5负荷(kg/m3/d)0.050.050.008氨氮(mg/l)11298272005795氨氮负荷(kg/m3/d)0.250.04总氮(mg/l)152012791206111413/27NO3--N(mg/l)0.77123633740NO2--N(mg/l)0.193.098101PH7.776.46碱度(mg/l)777058666394063结论（1）利用好氧出水回流到厌氧流化床可以建立厌氧氨氧化过程，厌氧氨氧化流程可以防止低碳/氮比渗滤液的硝化/反硝化过程中亚硝酸盐积累，消除对硝化/反硝化的抑制作用，降低出水亚硝态氮和氨氮浓度，并可提高系统对总氮去除率。（2）厌氧氨氧化可使A2/O系统的总氮去除率提高15%以上。