厨余垃圾消化液与成熟垃圾渗滤液的一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺中试研究

为解决高氨氮废水处理中传统硝化-反硝化工艺能耗高、污泥产量大的问题，研究人员开展了厨余垃圾消化液(KWDL)与成熟垃圾渗滤液(MLL)的一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺中试研究。通过低溶解氧(DO)和原位生成游离氨(FA)抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)，实现了KWDL中90%总氮(TN)和70%化学需氧量(COD)的去除，并证实混合废水处理的可行性，为高氨氮废水处理提供了节能高效的新方案。

　　

随着中国城市化进程加速，每年产生约1.37亿吨厨余垃圾，占城市固体废弃物的50%。这些垃圾经厌氧消化处理后产生的厨余垃圾消化液(KWDL)和垃圾填埋场产生的成熟渗滤液(MLL)均含有高浓度氨氮(分别达2110±74 mg N/L和1309±264 mg N/L)，传统硝化-反硝化工艺处理这类废水需额外投加碳源且能耗高。虽然化学沉淀、膜蒸馏等方法可行，但成本居高不下。部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺因其理论节能60%、无需外加碳源等优势备受关注，但KWDL中的可生物降解有机物和MLL的毒性物质对工艺稳定性的影响尚不明确，尤其缺乏中试规模验证。

来自四川某研究团队在《Bioresource Technology》发表的研究，首次在中试规模(8 m³
反应器)验证了一体式PN/A工艺处理KWDL、MLL及其混合液的可行性。研究采用16S rRNA高通量测序分析微生物群落，通过调节DO和HRT等参数，系统评估了134天连续运行的脱氮性能。

主要技术方法

1. 构建8 m³
   一体式PN/A反应器，填充10%聚氨酯载体；
2. 采用溶解气浮(DAF)预处理降低KWDL中悬浮物(SS)；
3. 在线监测DO、pH、温度等参数，定期测定COD、氨氮、亚硝酸盐等指标；
4. 采集絮体污泥和生物膜样本进行微生物群落分析；
5. 通过逐步调节进水流速和MLL混合比例实现工艺优化。

3.1 长期运行性能
处理纯KWDL时(PhaseⅠ)，系统在DO 0.6±0.4 mg O₂
/L和FA 25±15 mg N/L条件下，TN去除率达88±3%，COD去除率69±4%。转入纯MLL处理(PhaseⅡ)后，因DO升至1.7 mg O₂
/L和毒性物质抑制，TN去除率骤降至20%。通过降低DO至0.5 mg O₂
/L和减少进水量，TN去除率逐步恢复至85%。处理1:1和3:1混合液(PhaseⅢ-IV)时，TN去除率稳定在80%以上，证实协同处理可缓解KWDL有机物负荷和MLL毒性。

3.2 微生物群落组成
Planctomycetota为优势门(初始占比44.3%)，厌氧氨氧化菌Candidatus Brocadia在生物膜中的丰度(10.5%)显著高于絮体污泥(1.8%)，表明其倾向于在低氧环境的生物膜定殖。长期运行后出现新菌种Ca. Kuenenia(占比3.6%)，而亚硝酸氧化菌(NOB)始终未检出，证实FA和DO联合抑制的有效性。

3.3 工程意义
相比多级PN/A工艺70%的TN去除率，本研究一体式工艺提升至88%，且COD去除率达70%。通过逐步增加MLL负荷可使脱氮速率从0.02提升至1 kg N/m³
/d，而KWDL与MLL混合处理既能稀释有机物又可中和毒性。虽然出水氮浓度仍高于排放标准，但为后续接入A/O工艺或市政管网奠定了基础。

结论与展望
该研究首次在中试规模证明一体式PN/A工艺处理复杂高氨氮废水的可行性，揭示了生物膜对厌氧氨氧化菌的保护作用，以及DO与FA协同调控的关键价值。未来需进一步优化负荷提升策略，并探索与后续深度处理单元的衔接。这一成果为厨余垃圾和填埋场渗滤液的协同资源化处理提供了重要技术支撑。