城市垃圾渗滤液短程生物脱氮新技术及反硝化动力学研究

针对我国城市生活垃圾渗滤液污染严重、水质独特、难于处理等问题，且至今尚未发现完善、高效的垃圾渗滤液处理技术为研究背景，本项目提出"缺氧/厌氧UASB-好氧生化系统"和高效、低能耗短程生物脱氮新技术，并实现两者的有效结合。不需任何预处理，仅依靠生物处理，能够实现渗滤液内有机物和氮的经济、高效去除，且实现深度脱氮。在进水TN=1400mg/L，NH4+-N=1200mg/L情况下，出水TN<40mg/L，NH4+-N<20mg/L，达到新渗滤液排放标准（GB16889-2008.07）。此外，首次提出游离氨（FA）协同游离亚硝酸（FNA）辅以pH获得稳定渗滤液短程硝化的新途径。最后，基于FISH和SEM分子生物学技术，定量和定性分析了好氧生化系统内微生物种群特性及空间分布特征，并建立FNA对渗滤液短程生物脱氮反硝化抑制动力学模型，为垃圾渗滤液短程生物脱氮技术奠定微生物学和动力学方面的理论基础。

1、项目的背景. 垃圾渗滤液作为一种高浓度、多组分、多变化的污水，难于处理的主要原因在于其特殊的水质特点：①有机物组分众多；②氨氮含量较高；③营养元素比例失调；④水质复杂；⑤磷含量偏低，这些特征决定了常规的、单一的处理方法并不可行。.2、主要研究内容.（1）探寻适合城市垃圾渗滤液处理的、经济高效的厌氧-好氧生物处理及短程生物脱氮新技术，实现渗滤液内有机物和氮的同步、深度去除；（2）建立常、低温条件下，仅利用渗滤液水质特征和简单控制参数，实现好氧反应器内稳定短程硝化的新途径，有效解决短程硝化的技术瓶颈；（3）利用好氧反应器内具有良好短程生物脱氮特性污泥，进行反硝化动力学批次试验，以获得对污水处理厂运行具有重要指导意义的动力学参数值。.3、重要结果.（1）获得了有机物和氮同步、深度去除. 建立UASB-SBR生化系统处理垃圾渗滤液，实现了渗滤液内的有机物和氮的同步、深度去除。最终出水TN低于30mg/L，实现了氮的深度去除。.（2）建立实现短程硝化新途径新方法. 首次提出采用游离氨（FA）协同过程控制（以pH为参数）实现SBR系统内短程硝化的新方法。实现了微生物种群的优化，氨氧化菌（AOB）成为优势菌属。.（3）实现了微生物种群优化. FISH分析表明，活性污泥系统硝化菌群中AOB约占4.6%，NOB小于0.3%，AOB成为优势菌属。SEM分析表明，活性污泥系统中以椭球状的亚硝化球菌属（Nitrosococcus）和杆状的亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）为主。.4、关键数据. 反硝化动力学研究的关键数据：FNA对NO2--N的还原过程具有明显的抑制作用。在初始和恒定pH值两种条件下，Andrews和Aiba两种抑制模型能够较好的预测FNA对NO2--N还原过程抑制影响。FNA对NO2--N的还原过程存在以0.38mg/L和0.07mg/L为节点的分段现象。.5、科学意义等. 本项目提出“缺氧/厌氧UASB-好氧生化系统”和高效、低能耗短程生物脱氮新技术，不需任何预处理，仅依靠生物处理，能够实现渗滤液内有机物和氮的经济、高效去除，达到新渗滤液排放标准（GB16889-2008.07）。此外，建立FNA对渗滤液短程生物脱氮反硝化抑制动力学模型，为垃圾渗滤液短程生物脱氮技术奠定微生物学和动力学方面的理论基础。