2024年 第34卷 第3期
《工程（英文）》 >> 2024年 第34卷 第3期 doi: 10.1016/j.eng.2023.03.005
剩余污泥有机质资源回收利用原位驱动晚期垃圾渗滤液深度脱氮——一种具有显著能源优势的创新生物技术
National Engineering Laboratory for Advanced Municipal Wastewater Treatment and Reuse Technology, Engineering Research Center of Beijing, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
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摘要
循环经济背景下，剩余污泥生物质能源的可持续回收利用引发广泛关注。本研究提出了一种基于游离亚硝酸（FNA）的创新生物技术，通过耦合短程硝化、发酵和反硝化过程（PN/DN–F/DN）不仅完成剩余活性污泥（WAS）废弃生物质能源回收利用，同时驱动晚期垃圾渗滤液深度脱氮。首先，晚期垃圾渗滤液氨氮[(1708.5 ± 142.9) mg·L−1]在短程硝化耦合反硝化序批式反应器（PN/DN-SBR）好氧段被氧化为亚硝态氮，亚硝态氮累积率高达95.4%±2.5%。PN/DN-SBR出水[NO2−–N = (1196.9 ± 84.2) mg·L−1]与外源浓缩剩余活性污泥[挥发性固体浓度= (15119.8±2484.2) mg·L−1]共同泵送至缺氧反应器，用于发酵耦合反硝化（F/DN-SBR）。游离亚硝酸作为亚硝态氮的质子化形式，通过强烈的生物抑制作用将污泥有机质转化为高品质碳源，被反硝化细菌捕获利用，进而推动氮氧化物的还原过程。该创新技术实现了 4.89 kg·m−3·d−1超高污泥减量速率和 0.46 kg·m−3·d−1 脱氮速率。最后，富含有机物的 F/DN-SBR 出水回流至 PN/DN-SBR 后置缺氧阶段进行二次反硝化脱氮。PN/DN-F/DN系统连续运行 175 天后，每个运行周期平均回收 19350.6 mg 有机物（以COD计），脱氮效率为 95.2%，污泥减量率为 53.4%。以等效能源总量计算，每处理1吨剩余污泥可产生291.8 kW·h当量能源，对促进污水处理领域从能源消耗到能源中和模式的范式转变具有重要意义。
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