AnMBR PN-ANAMMOX组合工艺处理餐厨废水效能研究.pdf

摘要

摘要

餐厨垃圾经过分离破碎、高温蒸煮、油提取和固液分离后，形成的高COD、高油、

高盐、高氮的浆状餐厨废水，往往采用厌氧+好氧组合工艺对其进行无害化、资源化和

减量化处置。厌氧膜生物反应器（AnaerobicMembraneBioreactor,AnMBR）由于加入膜

组件可以完全截留微生物，能够对高浓度餐厨废水进行高效降解。而AnMBR出水具有

高NH4+-N、低C/N特性，采用部分亚硝化-厌氧氨氧化（PartialNitrification-Anaerobic

AmmoniumOxidation,PN-ANAMMOX）组合工艺可以经济化地对其进行高效脱氮处理，

且两段式更利于单独调控，避免了PN和ANAMMOX之间污泥龄矛盾。鉴于此，本论

文以餐厨废水为处理对象，考察了AnMBR+PN-ANAMMOX组合工艺的运行效果。主

要研究结果如下：

（1）研究了AnMBR处理餐厨废水3个运行阶段（污泥驯化阶段、容积负荷（Volume

LoadingRate,VLR）提升阶段和污泥停留时间（SludgeRetentionTime,SRT）缩短阶段）

的厌氧消化性能与稳定性能、污泥性质与微生物群落变化、膜运行性能与膜污染特性。

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结果表明，在污泥驯化阶段，低负荷（1.5kg·(m·d)）污泥驯化方式能够实现AnMBR

的快速启动，甲烷产率由227mL·g-1迅速提升至267mL·g-1，COD去除率达到99%；在

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VLR提升阶段，当负荷由3.0kg·(m·d)逐渐增加至12.0kg·(m·d)时，甲烷产率由283

mL·g-1升高并稳定至335mL·g-1左右，COD去除率达到98.5%；在SRT缩短阶段（由

100d缩短至40d），尽管排泥量由0.4L·d-1增加至1L·d-1，甲烷产率仍稳定在335mL·g-1

左右，COD去除率达到98.9%。整个运行阶段AnMBR对毒性物质NH4+-N具有良好的

耐受能力，尽管NH4+-N浓度高达2600mg·L-1，VFA/ALK始终低于0.04。长期以高浓

度餐厨废水为底物使体系内细菌群落改变，优势菌门为Firmicutes、Bacteroidetes和

Thermotogae，而Actinobacteria菌门被完全淘汰；优势古菌为Methanosarcina。管式膜

组件在长期运行中状况良好，加大排泥能有效缓解膜污染速率。SEM-EDX分析表明被

污染的膜表面主要是有机物和无机盐晶体，FTIR和EEM分析表明造成膜污染的物质主

要是蛋白质、多糖和腐殖酸类。

（2）针对高NH4+-N、低C/N的餐厨废水AnMBR出水，采用PN工艺对其进行亚

硝化处理。控制温度在（30±2）°C、pH在7.5-8.5，研究了3个运行阶段（污泥驯化阶

段、部分亚硝化启动阶段、负荷提高阶段）的NH4+-N去除率和NO2--N及NO3--N积累

率、有机物降解情况、污泥性质以及微生物群落结构变化。结果表明，在污泥驯化阶段，

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控制DO为0.5-1.0mg·L，采用低进水NH4-N负荷（NLR为0.05和0.10kg·(m·d)），

NOB活性高于AOB活性，反应器处于全程硝化状态。在部分亚硝化启动阶段，控制

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DO为0.1-0.3mg·L，NLR为0.10-0.25kg·(m·d)，AOB活性由0.19