摘 " " "要： 垃圾滲濾液有著氨氮濃度大、碳氮比小、組成成分復雜、水質(zhì)變化大、有機物質(zhì)含量豐富、色度高等特點。厭氧氨氧化目前是一種新型的深度除氮技術，具有需要碳源少、氧消耗量低、污泥產(chǎn)量小等特點。重點介紹了幾種厭氧氨氧化為基礎的處理垃圾滲濾液廢水的新型深度脫氮工藝，主要包括分體式短程硝化厭氧氨氧化（SHARON-ANAMMOX）工藝、一體化部分亞硝化厭氧氨氧化 （CANON）工藝、一體式限氧自養(yǎng)硝化厭氧反硝化（OLAND）工藝。

關 "鍵 "詞：垃圾滲濾液；厭氧氨氧化；脫氮；一體式

中圖分類號：X703 " " " "文獻標識碼： A " " "文章編號： 1004-0935（2023）04-0554-04

近些年來，伴隨著社會的高速發(fā)展和城市建設的突飛猛進，城市垃圾產(chǎn)量以每年10%的增速瘋狂增長，由此會導致產(chǎn)生大量的垃圾滲濾液。垃圾滲濾液廢水含有復雜的有機物質(zhì)并且濃度很高，處理需要足夠的重視和關注。厭氧氨氧化是指在厭氧環(huán)境下氨氮NH4+-N和亞硝態(tài)氮NO2--N進行生物脫氮反應產(chǎn)生氮氣的過程，此過程污泥產(chǎn)量少、幾乎無有機碳源消耗以及低DO曝氣量少，采用厭氧氨氧化相關技術利用微生物菌群進行脫氮，為我國面臨的氨氮高、碳氮比低的垃圾滲濾液合理處置問題提供了嶄新的視角[1]。

1 "垃圾滲濾液來源及特點

垃圾填埋場滲濾液的來源主要為降雨和地下水的滲透、地面表層水的流進、垃圾中自帶的水分流入、填埋場垃圾中的有機物質(zhì)分解時產(chǎn)生的水分流入等5部分。在垃圾場經(jīng)過長時間的堆放和填埋后，有機物質(zhì)發(fā)酵分解后將會產(chǎn)生大量濃度高的有機污染物[2]。垃圾滲濾液擁有氨氮NH4+-N和有機物含量高、污染成分復雜、水質(zhì)水量不穩(wěn)定、色度高、碳氮比易失調(diào)等特點[3]。

2 "厭氧氨氧化技術

厭氧氨氧化（ANAMMOX）技術是指浮霉菌門細菌在DO含量極低的厭氧或缺氧條件下，氨鹽和亞硝酸鹽分別在反應過程充當電子供體和電子受體的身份，最終生成氮氣和少部分的硝酸鹽。厭氧氨氧化細胞內(nèi)部反應氮元素化學計量比（NH4+、NO2-、NO3-的比例）為1∶1.32∶0.26[4]。厭氧氨氧化比傳統(tǒng)的硝化反硝化更有優(yōu)勢的地方在于，消耗能源少、不需要DO和外加有機無機碳源、脫氮的效率高，是一種綠色環(huán)保并且節(jié)約能耗的新型污水脫氮 " 工藝。

厭氧氨氧化影響因素主要有溫度、pH、溶解氧DO、有機碳源、基質(zhì)、鹽度。溫度是影響微生物活性的重要條件，在30～35 ℃反應活性最大，近年來實際工程中低溫15 ℃應用較多，AOB菌繁殖速度小于NOB菌繁殖速度，亞硝態(tài)氮積累對AnAOB起抑制作用，但當恢復至30 ℃時運行一段時間AnAOB活性恢復[5]。pH值主要影響厭氧氨氧化微生物和基質(zhì)濃度，不光對AOB、NOB、AnAOB細菌活性有影響，還影響著氨氮NH4+-N和游離氨FA、亞硝態(tài)氮NO2--N和游離亞硝酸（FNA）之間的動態(tài)平衡，pH在7.5～8.0之間為最適[6]。厭氧氨氧細菌是嚴格厭氧菌，在極度厭氧條件下才會進行代謝反應。厭氧氨氧化是一個十分復雜的反應，低濃度有機物的加入會增強異養(yǎng)菌的反硝化作用，超過150 mg·L-1的COD濃度[7]，會導致反硝化菌快速繁殖成為優(yōu)勢菌種從而抑制厭氧氨氧化AnAOB菌的活性，降低脫氮效率。ANAMMOX技術的反應底物氨氮NH4+-N、亞硝態(tài)氮NO2--N，其濃度和比例均會對厭氧氨氧化反應過程有影響，從反應方程式可知，氨氮與亞硝態(tài)氮基質(zhì)比例約為1∶1.32。傅金祥[8]等發(fā)現(xiàn)進水氨氮與亞硝態(tài)氮比為1.2時效果最好。低濃度的鹽促進厭氧氨氧化菌生長，高濃度的鹽嚴重時會造成菌體自溶，降低脫氮效率。

3 "基于厭氧氨氧化（ANAMMOX）技

術處理垃圾滲濾液相關工藝

3.1 "短程硝化-厭氧氨氧化（Sharon-Anammox）

3.1.1 "工藝原理、特點

短程硝化-厭氧氨氧化（Sharon-Anammox）工藝作為一種應用最為廣泛的分體式自養(yǎng)脫氮工藝，工藝分為兩個反應器進行反應，一般為前端SBR反應裝置后端UASB反應裝置。在前端SHARON反應發(fā)生短程硝化作用，50%左右的NH4+-N轉(zhuǎn)化為NO2--N，即保持短程硝化反應器出水NO2--N與NH4+-N的比值為1.32∶1[9]，在后端ANAMMOX反應器發(fā)生反硝化，SHARON反應器處理后的出水直接流入Anammox反應器當作進水，厭氧氨氧化菌（AnAOB）將NH4+ -N和NO2--N共同作用轉(zhuǎn)化為N2得到去除，將兩個單個反應單元串聯(lián)起來形成一個整體的生物脫氮工藝。

短程硝化-厭氧氨氧化工藝目前普遍認為是一種節(jié)約經(jīng)濟同時兼顧高效脫氮的處理工藝，該方法的優(yōu)點是使用兩個完全獨立的裝置，因此AOB細菌和AnAOB細菌在脫氮作用時不會互相干擾，便于通過控制反應器溫度、pH、DO、SRT、HRT、FA等條件，分別為兩種微生物創(chuàng)造最適宜的反應環(huán) "境[10]。此外，聯(lián)合工藝在處理含氮廢水可以減少50%的曝氣量、100%的有機碳源和90%的污泥產(chǎn)量，該聯(lián)合工藝還極大程度地減輕了NO和N2O等溫室氣體對環(huán)境的污染[11]。

3.1.2 "應用現(xiàn)狀

黃奕亮[12]等以實際垃圾滲濾液為反應進水，研究了短程硝化SBR+厭氧氨氧化ASBR組合工藝的脫氮性能，前端短程硝化裝置采用逐漸提高滲濾液在進水中的配水比例的方法培養(yǎng)，氨氮質(zhì)量濃度從91.5 mg·L-1一直提高到1 053 mg·L-1，亞硝態(tài)氮出水質(zhì)量濃度最高930 mg·L-1，積累率達到96.7%以上。厭氧氨氧化過程進水前期由SBR出水和自來水混合提供，從20 d開始則完全由SBR出水提供，氨氮、亞硝態(tài)氮去除率均保持在98%以上，達到了較好的深度脫氮效果。初永寶[13]等在處理實際垃圾滲濾液過程中，進水氨氮質(zhì)量濃度610～1 900 mg·L-1，C/N比為1.8～3.5，亞硝態(tài)氮可積累200 mg·L-1，積累率最高達到78%。整個聯(lián)合系統(tǒng)氨氮、總氮和COD去除率可達到98%、80%和65%。

3.2 "一體化部分亞硝化厭氧氨氧化（CANON）

工藝

3.2.1 "工藝原理、特點

全程自養(yǎng)脫氮（CANON）工藝是指將部分亞硝化和厭氧氨氧化作用在一個反應器中進行的生物脫氮過程，一般采用SBR反應器。首先氨氧化細菌（AOB）發(fā)揮其作用，50%的氨氮NH4+-N被其氧化為亞硝態(tài)氮NO2--N，隨后厭氧氨氧化細菌（AnAOB）發(fā)揮作用，將剩余的氨氮NH4+-N和第一步氨氧化反應生成的亞硝態(tài)氮NO2--N作為反應基質(zhì)生成氮氣N2[14]。一體式CANON工藝具有以下特點：因為AOB菌和AnAOB菌都是自養(yǎng)菌，不需要投加有機物，可節(jié)省全部碳源，降低成本；整個脫氮反應在同一裝置內(nèi)同步發(fā)生，流程短，可節(jié)省占地面積和供氧量消耗；反應過程中AnAOB菌能夠及時消耗掉產(chǎn)生的NO2--N，避免了NO2--N累積過多造成NOB菌的活性增強，保證了部分亞硝化的穩(wěn)定和效率[15]；CANON反應器中需要調(diào)控pH、DO、HRT、FA、FNA等因素動態(tài)平衡促進AOB菌生長和抑制NOB菌的繁殖[16]。

3.2.2 "應用現(xiàn)狀

張方齋[17]等在SBR反應器中經(jīng)過曝氣/缺氧循環(huán)交替的方式，以實際的晚期垃圾滲濾液為進水，經(jīng)130 d的馴化成功啟動CANON工藝實現(xiàn)了對氮的深度去除。實驗數(shù)據(jù)結(jié)果表示，進水氨氮、總氮、COD濃度為2 050±250、1 625±75 、2 005±352、2 050±250 mg·L-1，經(jīng)CANON工藝處理后出水各指標分別為8±4、19±4、407±14 mg·L-1，其中TN去除率高達98.76%。在未投加碳源條件下，一體式全程自養(yǎng)脫氮工藝在SBR序批式系統(tǒng)曝氣/缺氧攪拌的間歇運行下達到了對晚期滲濾液中氮素的深度脫除。張曉航[18]等在用不含有機碳源的實驗進水進行CANON實驗，數(shù)據(jù)顯示ANAMMOX最快脫氮速率為0.21 g·（gVSS·d）-1，NOB菌脫氮速率僅僅為 0.012 5 g·（gVSS·d）-1，這說明此一體式系統(tǒng)污泥具有較為良好的脫氮與短程硝化性能。實驗過程中DO濃度是最為重要的條件，DO濃度較低時未達到ANAMMOX細菌活性減弱之前，脫氮速率最快可達到0.58 g·（gVSS·d）-1，大約為ANAMMOX高效段脫氮速率的2.75倍，在反應器中DO濃度提高后厭氧菌活性遭到抑制，CANON系統(tǒng)脫氮速率快速降低。高通量測序數(shù)據(jù)結(jié)果表示，CANON反應器活性污泥中ANAMMOX菌、AOB、NOB、反硝化菌相對豐度分別為19.87%、6.84%、0.05%、0.23%。

3.3 "限氧自養(yǎng)硝化-厭氧反硝化（OLAND）工藝

3.3.1 "工藝原理、特點

OLAND工藝是將限氧亞硝化與厭氧氨氧化結(jié)合在一起的新型生物脫氮工藝，在硝化過程中通過控制DO的濃度來使亞硝態(tài)氮NO2--N生成硝態(tài)氮NO3--N這一過程受到抑制，使其只發(fā)生氨氮NH4+-N經(jīng)過氨氧化作用生成亞硝態(tài)氮，經(jīng)過DO的限制得到穩(wěn)定的部分亞硝化過程。而后AnAOB菌在厭氧環(huán)境下以氨氮NH4+-N和亞硝態(tài)氮NO2--N作為反應底物生成氮氣N2。

短程硝化階段，氨氮被氨單加氧酶（AMO）氧化成羥胺（NH2OH），而后羥胺被羥氨氧化還原酶（HAO）作用生成硝?；∟OH），最后氧化為亞硝態(tài)氮，其中所需的氧來源于水分子。厭氧氨氧化階段，亞硝態(tài)氮被還原酶（NirS）還原成一氧化氮NO，與氨氮經(jīng)過聯(lián)氨合成酶（HZS）的催化作用縮合成聯(lián)氨（N2H4），并最終在聯(lián)氨脫氫酶（HDH）的作用下轉(zhuǎn)化為氮氣。一體式OLAND工藝與傳統(tǒng)硝化反硝化工藝相比，大大節(jié)約曝氣過程的氧氣消耗，不需要外加碳源并且產(chǎn)生的泥量較少[19-20]。

3.3.2 "應用現(xiàn)狀

張沙[21]等實驗進水采用人工模擬的方式，啟動進水氨氮質(zhì)量濃度50 mg·L-1，溫度控制在23～26 ℃，HRT為2 d。實驗結(jié)果表明，在進水第31 d總氮開始去除，第45 d開始提升進水質(zhì)量濃度為60 mg·L-1，氨氮和總氮去除率分別為95.45%和89.4%，第65 d開始進水氨氮質(zhì)量濃度100 mg·L-1，去除率分別為87.17%和77.64%，總氮去除速率最高為38.82 g·（m3·d）-1。

4 "結(jié) 論

垃圾滲濾液不同于其他生活污水，具有水質(zhì)水量變化大不穩(wěn)定且含有的污染物種類復雜等特點。厭氧氨氧化技術在處理垃圾滲濾液廢水方面有著良好的應用前景，厭氧氨氧化相關工藝如分體式的SHARON-ANAMMOX和一體式的CANON、OLAND工藝，都不需要外加碳源，操作簡易，同時深度脫氮效果顯著，在實驗室規(guī)模和實際工程都有著較多的應用[22]。但厭氧氨氧化工藝仍有著諸多問題需要進一步討論和克服：ANAMMOX菌生長緩慢，發(fā)育周期長，最大比生長率僅為0.002 7 h-1，導致厭氧氨氧化工藝啟動困難；實際工程應用中溫度達不到ANAMMOX菌群生長的最適溫度35 ℃，低溫下如何高效脫氮這一問題需要克服；ANAMMOX菌對生長環(huán)境要求嚴苛，抵抗污染物的耐沖擊負荷能力較差，垃圾滲濾液中有機物種類復雜影響ANAMMOX菌生長[23]。

參考文獻：

［1］梁建敏.垃圾填埋場滲濾液處理工藝技術研究[J].節(jié)能與環(huán)保，2021（9）：73-74.

［2］姜丹.國內(nèi)外垃圾滲濾液研究現(xiàn)狀及未來展望[J].遼寧化工，2016，45（7）：865-868.

［3］劉夢瑩.厭氧氨氧化系統(tǒng)處理垃圾滲濾液研究[D].廣州：廣州大學，2019.

［4］汪濤，邢芳華，王志強，等.厭氧氨氧化反應器研究進展[J].水處理技術，2022，48（2）：34-38.

［5］安芳嬌，彭永臻，董志龍，等.不同運行策略下厭氧氨氧化的脫氮性能[J].環(huán)境科學，2018，39（6）：2770-2777.

［6］陳宗姮，黃勇，李祥.pH對亞硝化、厭氧氨氧化反應及聯(lián)合工藝氮素轉(zhuǎn)化的影響[J].環(huán)境工程，2016，34（1）：55-60.

［7］李亞峰，于燿滏，楊嗣靖，等.HRT、DO和有機物對厭氧氨氧化脫氮性能的影響研究[J].工業(yè)水處理，2020，40（8）：27-31.

［8］傅金祥，李業(yè)輝，由昆，等.基質(zhì)比對厭氧氨氧化生物膜工藝脫氮效能的影響[J].水處理技術，2020，46（5）：106-110.

［9］呂瑋.短程硝化聯(lián)合不同厭氧氨氧化系統(tǒng)處理老齡垃圾滲濾液性能研究[D].廣州：廣州大學，2019.

［10］趙杰俊，劉祖文，蔡曉媛，等.短程硝化-厭氧氨氧化工藝控制方法與機理分析[J].工業(yè)水處理，2021，41（10）：36-43.

［11］范茂軍.基于厭氧氨氧化技術處理垃圾滲濾液的研究綜述[J].廣東化工，2019，46（22）：96-97.

［12］黃奕亮. 短程硝化厭氧氨氧化聯(lián)合處理垃圾滲濾液及重金屬毒性效應研究[D].廣州：廣州大學，2018.

［13］初永寶，趙少奇，劉生，等.短程硝化–厭氧氨氧化在實際垃圾滲濾液處理工程中的啟動運行研究[J].北京大學學報（自然科學版），2021，57（2）：275-282.

［14］王國建. 富里酸與腐殖酸對CANON工藝脫氮性能及污泥菌群結(jié)構(gòu)的影響[D].沈陽：沈陽建筑大學，2020.

［15］王超超，張星星，王垚，等.全程自養(yǎng)脫氮工藝的研究與工程應用展望[J].工業(yè)水處理，2021，41（5）：8-14.

［16］毛文龍，楊瑞麗，王曉君，等.由anammox轉(zhuǎn)為CANON工藝的調(diào)控策略及微生物響應特性[J].環(huán)境工程學報，2021，15（7）：2488-2501.

［17］張方齋，王淑瑩，彭永臻，等.CANON工藝處理實際晚期垃圾滲濾液的啟動實驗[J].化工學報，2016，67（9）： 3910-3918.

［18］張曉航，付巢，付昆明.不含有機碳源條件下CANON工藝的脫氮性能[J].中國給水排水，2021，37（17）：9-18.

［19］賴政鋼，褚淑祎，崔靈周，等.限制自養(yǎng)硝化反硝化工藝脫氮機制及強化研究進展[J].浙江農(nóng)林大學學報，2017，34（5）：934-941.

［20］葉建鋒，徐祖信，薄國柱.新型生物脫氮工藝——OLAND工藝[J].中國給水排水，2006（4）：6-8.

［21］張沙，汪濤，劉鵬霄，等.常溫條件下OLAND工藝啟動研究[J].工業(yè)水處理，2016，36（12）：77-81.

［22］李世光，高穎.厭氧氨氧化脫氮技術及其應用[J].遼寧化工，2013，42（2）：190-192.

［23］劉穎，田在鋒.生物脫氮新工藝研究進展[J].現(xiàn)代化工，2022，42（4）：53-57.

Research Status of Nitrogen Removal From Landfill

Leachate by Anaerobic Ammonia Oxidation Process

LI Jun-peng

（School of Municipal and Environmental Engineering， Shenyang Jianzhu University， Shenyang Liaoning 110168， China）

Abstract： "Landfill leachate has the characteristics of high ammonia nitrogen concentration， low carbon nitrogen ratio， complex components， large changes in water quality， rich organic matter content and high chromaticity. ANAMMOX is a new type of deep nitrogen removal technology， which has the characteristics of less carbon source， low oxygen consumption and small sludge output. In this paper， several new advanced nitrogen removal processes for the treatment of landfill leachate wastewater based on anaerobic ammonia oxidation were introduced， mainly including split shortcut nitrification anaerobic ammonia oxidation （SHARON- ANAMMOX） process， integrated partial nitrification anaerobic ammonia oxidation （CANON） process and integrated oxygen limited autotrophic nitrification anaerobic denitrification （OLAND） process.

Key words： Landfill leachate; ANAMMOX; Denitrification; Integrated