餐廚垃圾消化廢水是典型的高濃度有機(jī)廢水，具有高氨氮、高COD和復(fù)雜有機(jī)氮組分的特點(diǎn)。隨著環(huán)保要求的提高，如何有效控制廢水中氮素污染成為處理工藝優(yōu)化的核心目標(biāo)。通過多級(jí)工藝組合，尤其是厭氧-好氧（A/O）-Fenton-曝氣生物濾池（BAF）的協(xié)同應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)氮素的高效去除與轉(zhuǎn)化。

氮素遷移：從進(jìn)水到出水的轉(zhuǎn)化路徑

餐廚垃圾消化廢水中的氮主要以有機(jī)氮（DON）和氨氮（NH??-N）形式存在。在厭氧條件下，蛋白質(zhì)等大分子有機(jī)物經(jīng)微生物水解生成氨基酸，進(jìn)一步脫氨基形成NH??-N。研究顯示，厭氧單元出水NH??-N濃度顯著升高（平均達(dá)943mg/L），而有機(jī)氮（DON）濃度同步增加至777mg/L，表明厭氧環(huán)境促進(jìn)了含氮有機(jī)物的釋放。

進(jìn)入A/O單元后，硝化菌將NH??-N氧化為NO??-N，反硝化菌則利用有機(jī)物作為電子供體，將NO??-N還原為N?。此過程中，NH??-N濃度從943mg/L降至44.5mg/L，去除率超95%；NO??-N濃度升至315.6mg/L，占TN的38.9%。值得注意的是，部分有機(jī)氮在微生物代謝作用下轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)類物質(zhì)，導(dǎo)致出水DON占比升高。

Fenton工藝通過羥基自由基（·OH）的強(qiáng)氧化作用，將難降解的大分子DON分解為小分子有機(jī)物。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)enton單元對(duì)MW>30ku的大分子DON去除顯著，其占比從24%降至17%，同時(shí)MW<3ku的小分子DON比例從53%增至65%。這種轉(zhuǎn)化提升了后續(xù)BAF單元對(duì)有機(jī)氮的生物降解效率。  

微生物驅(qū)動(dòng)：氨氮與有機(jī)氮的協(xié)同去除

微生物群落結(jié)構(gòu)直接影響氮素去除效果。A/O單元中，氨氧化菌（AOB）和亞硝酸鹽氧化菌（NOB）主導(dǎo)硝化過程，而反硝化菌（如Pseudomonas）在缺氧區(qū)實(shí)現(xiàn)脫氮。研究發(fā)現(xiàn)，夏季高溫（35-37℃）會(huì)抑制硝化菌活性，導(dǎo)致NH??-N去除率短暫下降，但通過工藝調(diào)整可快速恢復(fù)。

Fenton反應(yīng)后的BAF單元進(jìn)一步去除殘余小分子DON和氨氮。BAF中的生物膜富含氨氧化古菌（AOA）和異養(yǎng)反硝化菌，通過吸附-生物降解協(xié)同作用，最終出水NH??-N穩(wěn)定低于15mg/L，TN去除率超85%。

工藝優(yōu)化：碳源分配與能耗控制

碳源是影響脫氮效率的關(guān)鍵因素。A/O單元通過內(nèi)回流優(yōu)化，優(yōu)先利用原水碳源進(jìn)行反硝化，減少甲醇投加量；Fenton單元?jiǎng)t通過催化劑改性（如鐵碳復(fù)合材料）提升羥基自由基產(chǎn)率，降低藥劑成本。實(shí)際運(yùn)行中，組合工藝噸水處理成本約8-12元，較傳統(tǒng)工藝降低30%。

未來方向：低碳化與資源化

未來技術(shù)發(fā)展將聚焦于：

耐低溫微生物篩選：增強(qiáng)冬季脫氮穩(wěn)定性；

短程硝化-厭氧氨氧化（PN/A）：節(jié)省碳源與曝氣能耗；

氮素回收：從污泥消化液中提取鳥糞石等肥料。

結(jié)語

餐廚垃圾消化廢水的氮素去除需多工藝協(xié)同，通過厭氧釋氮、好氧脫氮及高級(jí)氧化的梯級(jí)作用，實(shí)現(xiàn)污染物的高效轉(zhuǎn)化。隨著微生物技術(shù)與工藝優(yōu)化的深入，該領(lǐng)域?qū)槌鞘杏袡C(jī)固廢處理提供更可持續(xù)的解決方案。