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剩余污泥有机质资源回收利用原位驱动晚期垃圾渗滤液深度脱氮——一种具有显著能源优势的创新生物技术 Engineering |
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论文标题： Organics Recovery from Waste Activated Sludge In-Situ Driving Efficient Nitrogen Removal from Mature Landfill Leachate: An Innovative Biotechnology with Energy Superiority
期刊：Engineering
作者：Fangzhai Zhang, Shang Ren, Haoran Liang, Zhaozhi Wang, Ying Yan, Jiahui Wang, Yongzhen Peng
发表时间： March 2024
DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.03.005
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中国工程院院士、北京工业大学教授彭永臻带领的研究团队在中国工程院院刊《Engineering》2024年3月刊发表题为《剩余污泥有机质资源回收利用原位驱动晚期垃圾渗滤液深度脱氮——一种具有显著能源优势的创新生物技术》的研究论文。循环经济背景下污泥生物能的可持续回收利用日益受到关注，但目前缺乏可靠的技术。文章提出了一种基于游离亚硝酸（FNA）的创新生物技术，通过耦合短程硝化、发酵和反硝化过程（PN/DN–F/DN）不仅完成剩余活性污泥（WAS）废弃生物质能源回收利用，同时驱动晚期垃圾渗滤液深度脱氮。首先，晚期垃圾渗滤液氨氮[(1708.5±142.9) mg·L−1]在短程硝化耦合反硝化序批式反应器（PN/DN-SBR）好氧段被氧化为亚硝态氮，亚硝态氮累积率高达95.4%±2.5%。PN/DN-SBR出水[NO2−–N=(1196.9±84.2) mg·L−1]与外源浓缩剩余活性污泥[挥发性固体浓度=(15119.8±2484.2) mg·L−1]共同泵送至缺氧反应器，用于发酵耦合反硝化（F/DN-SBR）。游离亚硝酸作为亚硝态氮的质子化形式，通过强烈的生物抑制作用将污泥有机质转化为高品质碳源，被反硝化细菌捕获利用，进而推动氮氧化物的还原过程。该创新技术实现了4.89 kg·m−3·d−1超高污泥减量速率和0.46 kg·m−3·d−1脱氮速率。最后，富含有机物的F/DN-SBR出水回流至PN/DN-SBR后置缺氧阶段进行二次反硝化脱氮。PN/DN-F/DN系统连续运行175天后，每个运行周期平均回收19350.6 mg有机物（以COD计），脱氮效率为95.2%，污泥减量率为53.4%。以等效能源总量计算，每处理1吨剩余污泥可产生291.8 kW·h当量能源，对促进污水处理领域从能源消耗到能源中和模式的范式转变具有重要意义。
关键词：
剩余污泥 ; 生物质资源回收 ; 污水污泥协同处理 ; 晚期垃圾渗滤液 ; 游离亚硝酸
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.03.005
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