短程硝化反硝化生物脱氮技术处理垃圾渗滤液的应用

李婧源

摘要：我国一直面临着大量垃圾填埋和焚烧产生的垃圾渗滤液处理难题。垃圾渗滤液处理技术研究在我国还处于发展阶段，传统生物处理垃圾渗滤液很难达到排放标准，对新型垃圾渗滤液处理技术有迫切要求。因此有必要对短程反硝化进行技术研究，去除垃圾渗滤液中的氨氮。

关键词：垃圾渗滤液；短程反硝化；氨氮去除

为了加强环境污染保护工作，垃圾渗滤液作为高氨氮污染废水目前利用物化脱氮方法和生物脱氮方法都可以对垃圾渗滤液进行处理。而生物脱氮方法对其他方法进行了优化。因此生物脱氮在垃圾渗滤液处理中具有重要地位。同时，全程脱氮处理垃圾渗滤液的过程中存在高耗能、高耗氧、高负荷等问题，短程反硝化能在一定程度上解决以上问题，因此，本文对短程硝化反硝化进行综合评价，以便在处理垃圾渗滤液時应用。

一、生物脱氮原理

生物脱氮主要利用微生物的氨化、硝化和反硝化作用将废水中的含氮化合物转化为氮气排出的过程。

二、氨化作用

污水中含氮有机化合物经过微生物的分解作用，产生氨的过程，称为氨化反应。

三、硝化作用

硝化作用存在三个反应：好养氨氧化反应、厌氧氨氧化反应、亚硝酸盐氧化反应。好氧氨氧化是在好氧条件下氨氧化菌（亚硝化菌）以 为电子供体， 作为最终电子受体形成 的过程。厌氧氨氧化是在厌氧条件下厌氧氨氧化菌以 为电子供体、以 或 为最终电子受体形成 的过程。亚硝酸盐氧化是指亚硝酸盐在亚硝酸盐氧化菌（硝酸菌）的作用下生成硝酸盐的过程。亚硝酸盐氧化菌为自养型好氧革兰氏阴性菌，一般为棒状或球状。好氧氨氧化菌亚硝酸盐氧化菌合称为硝化菌，他们都是专性好氧、化能自养型细菌，能够利用无机碳源合成有机细胞物质。

四、反硝化作用

反硝化作用是在缺氧条件下反硝化细菌以 或 为最终电子受体，利用低分子的有机物作电子供体将 或 还原为 的过程。

五、短程硝化反硝化生物脱氮工艺最佳使用条件探究

短程硝化反硝化的控制研究主要从两个角度进行研究。第一：从氨氧化菌及亚硝酸氧化菌微生物动力学特征，筛选出高效的氨氧化菌；第二：研究生物脱氮工程中运行条件控制对氨氧化菌及亚硝酸盐的影响，使消化系统中氨氧化菌成为优势菌种。

六、温度

氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌最适生长温度不同，当温度发生变化时两种菌群的增长速率变化也不一样，温度较高时，氨氧化菌生长速度要高于硝酸盐氧化菌硝化菌，根据这种微生物动力学特征可以对短程硝化进行控制。

硝化系统中值的变化主要从两个方面对硝化反应产生影响第一是氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的最适生长值不同；其次硝反应器中的变化会影响系统游离氨的浓度从而影响氨氧化菌及亚硝酸盐氧化菌的增殖。

七、底物

当浓度介于两者之间时不会对氨氧化菌产生影响，但亚硝酸盐氮氧化菌会受到一定抑制，就会发生亚硝酸的积累。由于亚硝酸盐氮氧化菌的抑制作用有一定的适应性，仅浓度控制不能长期稳定实现短程硝化反硝化，氨氧化菌氧化产物亚硝酸盐氮的积累会使系统浓度升高，能够对亚硝酸盐氮氧化菌产生一定的抑制作用。

氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌对氧的亲和力不同，溶解氧的变化对氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的影响不同。当系统浓度降低时，氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌的生长都会受到抑制，但氨氧化菌受到的抑制要小于亚硝酸盐氧化菌，氨氧化菌成为优势菌种，亚硝酸盐氮实现积累。研究生物膜反应器进行污水处理时发现溶解氧浓度小于0.5mg/L时实现亚硝酸盐氮的积累，积累率达到90%以上，从而证明控制DO浓度可实现短程硝化。溶解氧浓度较低时，既能实现短程硝化，又有利于进行短程反硝化。

八、污泥龄

由于氨氧化菌的世代周期比亚硝酸盐氧化菌短，可以通过缩短污泥龄，是指介于两者之间，系统中亚硝酸盐氧化菌就会逐渐被淘汰。通过控制污泥龄进行短程硝化反硝化的关键是氨氧化菌的世代周期小于亚硝酸盐氧化菌。通过控制系统污泥停留时间处于氨氧化菌和亚硝酸盐的最小停留时间之内，使亚硝酸盐氧化菌逐渐排除系统，让氨氧化菌成为优势菌种，积累亚硝酸盐氮。

九、有机物浓度

有机物在各种污水中广泛存在，给短程硝化反硝化带来了很多不确定性。碳氧化过程中DO、pH、ORP和产物二氧化碳等参数的变化都给硝化细菌的活性和硝化过程带来了很大的影响。当系统有机物浓度较高时，会产生大量的好氧型异养菌，从而消耗大量的溶解氧并对硝化细菌产生影响。在溶解氧浓度较低，有机物浓度较高时，好氧型异养菌对氧的亲和力明显高于硝化菌，使硝化反应受到抑制。只有在系统温度和pH合适，溶解氧浓度充足时有机物浓度才不会对消化过程产生影响。

参考文献

[1]陈雷，贺磊，吴立群，杨娇.垃圾渗滤液的处理现状以及发展方向[J].环境工程，2016，（S1）：295-298

[2]叶建锋.沸水生物脱氮处理新技术[M].北京：化学工业出版社.2006：78-86

（作者单位：浙江农林大学）