摘要：以老龄垃圾渗滤液为处理对象，通过将原有SBR硝化池先后调整为亚硝化池和高曝池来探究两者作为厌氧氨氧化工艺前处理单元的可行性。结果表明：亚硝化池运行阶段通过控制SBR池内FA质量浓度在30~45 mg/L之间实现亚硝氮的积累，进水氨氮质量浓度为1 107~1 791 mg/L，出水氨氮与亚硝氮的质量浓度比值为1:0.68，亚硝氮质量浓度为548 mg/L，成功将硝化池转化为亚硝化池，且出水中的BOD已被完全去除；高曝池运行阶段通过控制SBR池曝气量，逐渐降低池内亚硝氮浓度，同时保证废水中的BOD被完全去除，进出水COD差值为597 mg/L，高于亚硝化池阶段的511 mg/L，成功将亚硝化池转化为高曝池；亚硝化池和高曝池均能将进水中的BOD完全去除，都能作为厌氧氨氧化工艺在处理老龄垃圾渗滤液中的前处理单元。

　　关键词：亚硝化池；高曝池；老龄垃圾渗滤液；厌氧氨氧化

　　老龄垃圾渗滤液是垃圾填埋场运行多年后，由降雨渗水、垃圾内部水分释放以及生物化学反应等形成的具有水质复杂、处理难度大的一种废水，其主要特点有：有机物浓度高，但可生化性差，BOD/COD比值低；氨氮浓度高，容易对微生物产生毒性[1]。目前常用“生物法+膜法+物理化学法”的多技术联合手段进行处理，其中的生物法多采用传统的硝化-反硝化法，对于能耗和碳源的使用并不经济，若能使用新型的厌氧氨氧化自养脱氮工艺，不仅更加经济且处理效率更高。但老龄垃圾渗滤液中含有的BOD可能对厌氧氨氧化菌产生不利影响[2]，若能预先对其进行处理，将其中的BOD脱除后即可作为厌氧氨氧化工艺的进水。在此基础上，与重庆某老龄垃圾渗滤液处理厂进行合作，通过将原有SBR硝化池调整为亚硝化池和高曝池，探究两者应用于老龄垃圾渗滤液处理中，作为厌氧氨氧化工艺前处理单元的可行性。

　　1项目概况

　　1.1设计规模及水质

　　SBR池尺寸参数为5.5m×5.0m×9.0 m（长×宽×高），总容积为250 m3，有效容积为200 m3。设计进水水量为420 t/周，进水水质如表1所示：

　　1.2分析测试方法

　　水质指标检测频率为每周一次。各指标检测方法如下[3]，pH：便携式pH计；CODCr：重铬酸钾滴定法；ρ（NH3-N）：纳氏试剂分光光度法；ρ（NO2--N）：N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法；ρ（NO3--N）：紫外分光光度法。游离氨（FA）的计算参照Anthonisen等[4]提出的公式。

　　1.3工艺简介

　　将SBR从硝化池调整为亚硝化池的关键在于亚硝氮的积累，对于高氨氮的老龄垃圾渗滤液常用手段是通过控制FA质量浓度来选择性抑制硝化菌的活性[5]，将氨氮的氧化过程控制在亚硝化阶段，以实现稳定的亚硝化来积累合适比例的亚硝氮，同时BOD也在异养菌的作用下被完全去除。

　　将亚硝化池转变为高曝池则可以通过降低曝气量，使得废水中的BOD被完全去除的同时，不积累或者少量积累亚硝氮，无需严格控制亚硝氮与氨氮的比例，从而降低对SBR池曝气量的控制精度。

　　2结果与分析

　　2.1亚硝化池运行阶段

　　将每周分析数据整合作图，得到图1和图2。图中第1—4周期是SBR池作为硝化池运行时数据，此时换水量为70 t/周。图中第5—24周期是SBR池改造项目开始后数据，从第5周期开始将换水量提高至420 t/周。

　　从图中可以看出，整个阶段进水氨氮质量浓度在1 107~1 791 mg/L之间波动，平均进水氨氮质量浓度为1 510 mg/L。第1—4周期SBR池内氨氮质量浓度为9~15 mg/L，亚硝氮质量浓度为0 mg/L，硝氮质量浓度为1 395~1 687 mg/L，SBR池处于完全硝化的状态。第5周期开始提高换水量以后，SBR池内氨氮和亚硝氮逐渐积累，而硝氮则不断减少，第10个周期后，氨氮质量浓度稳定在800 mg/L左右，亚硝氮质量浓度稳定在600 mg/L左右，硝氮质量浓度稳定低于10 mg/L，此时氨氮和亚硝氮质量浓度的波动主要来自进水质量氨氮浓度的变化，与之大致呈现正相关关系。

　　通过分析SBR池内的FA质量浓度发现，从第5周期开始FA质量浓度从3 mg/L逐渐升至第10周期的最大值59 mg/L，后续稳定在30~45 mg/L之间。结合钟中等[6]的研究可以发现，硝化菌在该FA质量浓度区间内活性受到严重抑制，而亚硝化菌受到的抑制较小或不受抑制，从而对硝化菌产生选择性抑制，实现稳定的亚硝氮积累。

　　取最后10个周期的数据进行计算，SBR池内平均氨氮质量浓度为804 mg/L，平均亚硝氮质量浓度为548 mg/L，氨氮与亚硝氮的质量浓度比值为1∶0.68，其比例虽然与厌氧氨氧化所需的1∶1.32有偏差，但仍能应用于CANON形式的厌氧氨氧化反应器中，降低其曝气需求。也可优化SBR池运行参数，通过降低换水量或增加曝气量以提高亚硝氮比例。

　　进水平均COD值为2 421 mg/L，SBR池内平均COD值为1 910 mg/L，差值为511 mg/L，根据马晓辉等[7]的研究结果并结合下文高曝池运行阶段数据可以发现，SBR池内降解BOD的异养菌处于优势地位，异养菌优先亚硝化菌利用溶解氧，此时SBR池内COD值降低且亚硝氮浓度升高，说明SBR池内的BOD已经被异养菌完全降解，亚硝化菌再将氨氮氧化为亚硝氮。BOD被完全去除后可以避免对厌氧氨氧化菌产生可能的不利影响。

　　2.2高曝池运行阶段

　　第25周期开始通过逐步降低SBR池曝气量以将其转化为主要去除进水中BOD的高曝池，从图3、图4可以看出，进水氨氮质量浓度为1 101~1 530 mg/L，平均进水氨氮质量浓度为1 285 mg/L，平均进水COD值为1 798 mg/L，平均出水COD值为1 201 mg/L，差值为597 mg/L。

　　随着SBR池曝气量的降低，进出水COD差值不但没有减小反而比亚硝化池运行阶段大86 mg/L，同时氨氮质量浓度升高，从471 mg/L升高至839 mg/L，而亚硝氮质量浓度则逐渐降低，从695 mg/L降低至8 mg/L，硝氮质量浓度变化不大，平均值为14 mg/L。说明SBR池内异养菌处于优势地位，曝气提供的溶解氧优先被异养菌利用以去除进水中的BOD，而亚硝化菌能够利用的溶解氧有限，甚至无法利用溶解氧氧化氨氮，使得氨氮质量浓度逐渐积累升高，亚硝氮质量浓度逐渐降低。此时FA质量浓度仍然处于能够对硝化菌产生选择性抑制的18~49 mg/L之间，但溶解氧已经不足以被亚硝化菌利用以氧化氨氮产生亚硝氮。

　　通过计算发现亚硝化池运行阶段SBR池内平均总氮（氨氮、亚硝氮与硝氮之和）为质量浓度1 419 mg/L，而在高曝池运行阶段的第37周期时总氮质量浓度已经降低至857 mg/L，有可能在降低曝气量后，部分区域的DO偏低，存在反硝化作用将总氮和COD同时降低，与高曝池运行阶段的COD差值大于亚硝化池运行阶段的情况相印证。

　　相较于亚硝化池，高曝池只需通过进出水COD差值来判断进水中BOD是否被完全去除即可，对出水中亚硝氮浓度并无要求，即使有少量亚硝氮积累也不会影响后续的厌氧氨氧化反应。

　　3结论

　　1）通过控制SBR池内FA质量浓度在30~45 mg/L之间可以实现对硝化菌的选择性抑制；

　　2）亚硝化池不仅可以将进水中的氨氮转化为亚硝氮，还可以去除其中的BOD；

　　3）SBR池内异养菌相较于亚硝化菌处于优势地位，会优先利用溶解氧来氧化BOD；

　　4）亚硝化池和高曝池出水中均不含有BOD，都可以避免BOD对厌氧氨氧化菌可能的不利影响。

参考文献

　　[1]顾晓扬，汪晓军，陈振国.老龄垃圾渗滤液厌氧氨氧化处理工程运行效能分析[J].工业水处理，2024，44（11）：182-187.

　　[2]陈小珍，汪晓军，Karasuta Chayangkun，等.反硝化-高效部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺处理老龄垃圾渗滤液[J].环境科学，2020，41（1）：345-352.

　　[3]国家环境保护总局.水和废水监测分析方法（第四版)[M].北京：中国环境科学出版社，2002.

　　[4]Anthonisen A C,Loehr R C,Prakasam T B S,et al.Inhibition of nitri-fication by ammonia and nitrous acid[J].Water Pollution Control Federation,1976,48(5):835-852.

　　[5]姜元臻，周松伟，汪晓军，等.厌氧氨氧化组合工艺处理老龄垃圾渗滤液工程研究[J].中国给水排水，2025，41（3）：78-83.

　　[6]钟中，汪晓军，秦嘉富，等.连续流沸石SBR用于高氨氮废水的稳定亚硝化[J].水处理技术，2022，48（4）：93-97.

　　[7]马晓辉，孙驰，顾丹亭，等.O-A-O曝气生物滤池对COD和NH3-N的去除效果的试验研究[J].辽宁化工，2006（5）：278-281.