厌氧氨氧化工艺在老龄化垃圾渗滤液处理中的应用

ECOLOGY生态区域治理134厌氧氨氧化工艺在老龄化垃圾渗滤液处理中的应用刘景良1,柴峰2,崔斌21.唐山市市政工程环境卫生管理中心，2.北京东方启源环保科技有限公司一、引言随着我国经济水平的不断发展，人民生活水平不断提高，伴随着的生活垃圾也大量产生。目前城市生活垃圾的主流处理方法主要为卫生填埋法，而垃圾经填埋后所产生的渗滤液对环境的危害性较大，渗滤液的组成成分会随着垃圾成分、填埋年限、填埋位置及方式和当地气候条件上的不同而有所差异，但是其共同特点是:氨氮含量高，含有难降解有机物与重金属等。早期的垃圾渗滤液碳氮比较高且有机物可生化性较强，易生化降解，采用传统的硝化反硝化工艺即可处理；晚期的老龄化垃圾渗滤液其碳氮比通常小于3，若采用传统的硝化反硝化处理额外需要投加大量有机碳源，处理成本高且处理效果也不理想。厌氧氨氧化（anaerobicammoniumoxidation，ANAMMOX）工艺是一种新兴的高效节能脱氮工艺，厌氧氨氧化是指在缺氧条件下，微生物直接以NH4+为电子供体，以NO2-为电子受体，将氨氮和亚硝态氮转化为氮气的生物氧化过程，厌氧氨氧化中的“厌氧”只是表述无分子氧的状态，与传统的厌氧除磷中的厌氧的含义完全不同，其反应机理如下：从亚硝态氮的角度来讲，它被还原成氮气，从氨氮的角度来说，它被氧化为氮气，因此厌氧氨氧化既具有反硝化的特点也同时具备硝化的特点。相对于传统生物脱氮工艺，厌氧氨氧化工艺与短程硝化工艺结合可以大幅度减少曝气量且无需投加有机碳源，并能够减少温室气体的排放。厌氧氨氧化技术自诞生以来，由于其几乎不用消耗碳源的技术优势被广为关注，其对于老龄化渗滤液碳源低氨氮高的状况有着独特的技术优势，但厌氧氨氧化菌生长缓慢、繁殖周期长，且其活性易于被有机物、盐度和重金属等毒性物质抑制。此外，高浓度的基质也会对其活性产生抑制作用，从而导致工艺难于高效稳定的运行，导致国内几乎没有实际的工程案例，因此，本文以唐山某生活垃圾填埋场渗滤液处理的厌氧氨氧化工艺段为例，探讨厌氧氨氧化技术的实际工程应用，为该技术的进一步推广提供参考。二、研究内容及结果（一）背景介绍唐山市尖字沽生活垃圾填埋场从2008年开始进行垃圾卫生填埋作业【摘要】厌氧氨氧化（anaerobicammoniumoxidation，Anammox）工艺具有能耗低、脱氮效果好等优势，在废水深度脱氮领域有着广阔的应用前景。针对老龄化垃圾渗滤液C/N低、氨氮高、脱氮困难且运行成本高的问题，本文以唐山某渗滤液处理改造项目为例，采用CANON工艺在未投加碳源、连续曝气的情况下进行短程硝化-厌氧氨氧化反应，实现了老龄化垃圾渗滤液的深度脱氮。经过连续半年的调试运行表明，在厌氧氨氧化塔进口COD、TN和NH4+-N的浓度分别为3600±300mg/L、2000±300mg/L、1700±300mg/L的情况下，COD去除率低于10%，总氮去除率可增加54%-62%，氨氮去除率可增加65%-72%，本工程的成功运行为CANON工艺处理老龄化垃圾渗滤液的应用提供进一步参考。【关键词】垃圾渗滤液；厌氧氨氧化；CANON工艺；脱氮【中图分类号】X703【文献标识码】A【文章编号】2096-4595（2019）44-0134-0004【作者简介】刘景良，生于1968年，本科，高级工程师，研究方向为生活垃圾无害化处理。万方数据ECOLOGY生态区域治理135至今，渗滤液已经完全的老龄化，目前的渗滤液水质具有低可生化性、高氨氮毒性、高碱度等特点，我们分别在2018年7月和9月对渗滤液进水水质进行检测，具体水质指标如表1所示：原渗滤液处理工艺采用“生化处理+物化处理”的方式，主要工艺流程为：调节池→氨吹脱→动态厌氧→纯氧生化→沉淀→接触过滤→精密过滤→两级低压反渗透→产水外排。随着渗滤液水质完全老龄化，原有的渗滤液处理工艺单元已经不能满足产水达标的条件，因此针对上述工艺进行改造，增加厌氧氨氧化处理单元，并将生化处理进行“两级硝化反硝化”改造。（二）CANON反应单元根据上文所述厌氧氨氧化的反应机理，需要NH4+-N和NO2−-N两种基质参与反应才能进行，而渗滤液中的氮元素主要以NH4+-N和有机氮的形式存在，因此需补充NO2−-N才能发生厌氧氨氧化反应。短程硝化工艺是指NH4+-N在氨氧化菌（ammoniumoxidationbacteria，AOB）的作用下转化为NO2−-N的过程，其反应式为：NH4++HCO3-+0.75O2→0.5NH4++0.5NO2−+CO2+1.5H2O因此利用AOB进行短程硝化反应可获得NO2−-N，从而完成厌氧氨氧化反应。采用厌氧氨氧化技术的反应单元主要分为一体式和分体式两种。相比较而言，一体式工艺的基建成本较低，占地面积较小，运行操作简单，可避免亚硝酸盐抑制，二者