基于 pH 反馈的曝气系数稳健控制：实现大型中试部分亚硝化反应器处理餐厨垃圾沼液中稳定 NO2?-N/NH4+-N 比值的关键

为解决在处理餐厨垃圾沼液（FWD）时，曝气系数（AC）受化学需氧量（COD）波动影响，难以维持部分亚硝化（PN）稳定 NO2?-N/NH4+-N 比值的问题，研究人员开展基于 pH 反馈的 AC 控制策略研究，结果稳定了该比值，促进两级 PNA 技术工程应用。

　　在环保领域，餐厨垃圾处理一直是个令人头疼的问题。随着人们生活水平的提高，餐厨垃圾的产生量与日俱增，而这些垃圾经过处理后产生的沼液，含有高浓度的氨氮和化学需氧量（COD） 。传统的处理方法不仅耗能大，而且效果还不理想。近年来，厌氧氨氧化（Anammox）技术崭露头角，尤其是两级部分亚硝化 - 厌氧氨氧化（PNA）系统，被视为处理餐厨垃圾沼液（FWD）的希望之星。然而，在这个系统中，部分亚硝化（PN）阶段稳定的 NO₂^?-N/NH₄⁺-N 比值至关重要，它直接关系到整个系统的处理效果 。但实际操作中，曝气系数（AC）作为关键调控参数，却受到 COD 波动的严重干扰，导致比值难以稳定，系统运行不稳定，这就像给这项技术的推广应用泼了一盆冷水。

为了攻克这个难题，来自国内的研究人员开启了一场探索之旅。他们的研究成果发表在《Bioresource Technology》上，为餐厨垃圾沼液处理带来了新的曙光。

在研究过程中，研究人员采用了多种关键技术方法。他们从上海某运行三年以上的垃圾焚烧设施的 AO 单元获取接种污泥，用于部分亚硝化反应器。实验使用的是体积为 20m³的气提式反应器，通过对不同阶段反应器运行参数的监测，如氮负荷率（NLR）、进出水水质指标等，来评估处理效果。同时，分析微生物群落动态变化，以此探究系统运行的内在机制。

研究结果具体如下：

• 大型中试部分亚硝化反应器的性能：将 PN 过程分为四个阶段。启动阶段，13 天内成功启动反应器，NLR 维持在 0.21 ± 0.02kg/m³/d，流量为 11m³/d 。在后续阶段逐步调整运行条件，实现了反应器从启动到稳定运行的过渡。
• 基于 pH 反馈的曝气系数控制策略：研究发现 pH 与 NO₂^?-N/NH₄⁺-N 比值呈负相关，在 pH 为 7.91 时能达到最佳比值。基于此，开发出基于 pH 反馈的 AC 控制策略，该策略有效减轻了 COD 变化的影响，将 NO₂^?-N/NH₄⁺-N 比值稳定维持在 1.27 ± 0.10 。
• 微生物群落动态变化：随着实验的进行，氨氧化细菌（AOB）中的亚硝化单胞菌（Nitrosomonas）相对丰度从 1.0% 增加到 24.2%，这一变化确保了部分亚硝化过程的稳定性能，进一步证实了新控制策略对微生物群落的积极影响。

研究结论和讨论部分表明，该研究成功实现了大型中试 PN 反应器对餐厨垃圾沼液的处理。尽管 AC 是调节 PN 比值的有效参数，但 COD 波动会干扰其调控效果，而基于 pH 反馈的 AC 控制策略则很好地解决了这一问题。该策略不仅稳定了 NO₂^?-N/NH₄⁺-N 比值，还优化了微生物群落结构，为两级 PNA 技术在处理餐厨垃圾沼液的工程规模应用提供了可靠的控制策略，具有重要的实践指导意义，有望推动餐厨垃圾沼液处理技术的进一步发展，助力环保事业迈向新台阶。