城市污水处理厂污泥厌氧消化产生的消化液,是一种氨氮浓度极高(800至1500mg/L)、碳氮比极低(<1:1)的特殊侧流废水。如果将其直接回流至主流处理系统,会显著增加主系统的氮负荷。采用传统的硝化-反硝化工艺单独处理这股废水,需要消耗大量的氧气和有机碳源,极不经济。厌氧膜生物反应器与部分亚硝化-厌氧氨氧化的集成系统,被认为是为这类高氨氮、低C/N比废水“量身定制”的自养脱氮方案。
中试系统的前端是一个厌氧膜生物反应器单元。它不仅利用产甲烷菌去除消化液中残余的有机物并回收沼气,更关键的是,通过微滤膜对微生物的完全截留作用,实现了污泥龄和水力停留时间的彻底分离。这确保了世代周期极长的产甲烷菌不会被洗出,同时出水中的有机物和悬浮物浓度极低,为后续的自养脱氮单元提供了稳定、洁净的进水,避免了有机物对厌氧氨氧化菌的潜在抑制。AnMBR出水富含氨氮和溶解性硫化氢,进入后续的部分亚硝化序批式反应器。在该反应器中,通过精确的在线溶解氧和pH控制,将约一半的氨氮氧化为亚硝酸盐,同时尽量抑制亚硝酸盐氧化菌的生长,维持稳定的亚硝酸盐积累。
最后,含有氨氮和亚硝酸盐的混合液进入厌氧氨氧化升流式颗粒污泥床反应器。其中持留的高活性厌氧氨氧化颗粒污泥,将氨氮和亚硝酸盐直接转化为氮气和少量硝酸盐,实现总氮的深度脱除。连续运行数据表明,该集成系统对消化液的总氮去除率稳定在85%以上,出水总氮浓度低于50mg/L。与传统硝化-反硝化工艺相比,曝气能耗节省约60%,且无需外加任何有机碳源,产泥量也大幅减少。这一集成系统的成功运行,为污水厂侧流高氨氮废水的节能、低碳处理提供了可规模化推广的工程示范。
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