如何處理垃圾填埋場(chǎng)滲濾液和污水處理廠污泥這兩大環(huán)境難題？傳統(tǒng)方法不僅耗能高，還可能產(chǎn)生二次污染。近期，北京工業(yè)大學(xué)彭永臻院士團(tuán)隊(duì)在《Engineering》發(fā)表研究，提出一種基于自由亞硝酸（FNA）的創(chuàng)新生物技術(shù)，將污泥中的有機(jī)物“就地回收”，并驅(qū)動(dòng)滲濾液高效脫氮，同時(shí)實(shí)現(xiàn)53.4%的污泥減量和95.2%的氮去除率，能量收益比傳統(tǒng)方法提升近3倍。

從“耗能大戶(hù)”到“能源自給”：打破污泥處理僵局

污水處理廠40%-60%的運(yùn)營(yíng)成本用于處理廢棄活性污泥（WAS）。傳統(tǒng)方法如熱解-厭氧消化（THP-AD）需高溫高壓預(yù)處理，每噸污泥耗電高達(dá)860千瓦時(shí)，凈能量赤字達(dá)1500千瓦時(shí)。而新技術(shù)的核心在于“廢物利用”——利用FNA這一天然催化劑（由部分硝化過(guò)程產(chǎn)生），破壞污泥微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，釋放蛋白質(zhì)、脂肪酸等有機(jī)物，再將其作為脫氮反應(yīng)的“燃料”。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)NA濃度僅需0.105毫克/升（相當(dāng)于一杯水中溶解一粒鹽），即可驅(qū)動(dòng)污泥發(fā)酵，每噸干污泥回收1.93萬(wàn)毫克有機(jī)物，足夠支持后續(xù)脫氮需求。對(duì)比傳統(tǒng)工藝，新技術(shù)無(wú)需外部碳源投加，且污泥減量速率達(dá)4.89千克/立方米·天，比厭氧消化快2倍以上。

破解垃圾滲濾液“脫氮困局”：從95%氮去除率到零能耗

成熟垃圾滲濾液氨氮濃度高達(dá)1700毫克/升，但碳氮比極低，傳統(tǒng)脫氮工藝需額外投加碳源。研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了兩步反應(yīng)器：

1. 部分硝化：在好氧反應(yīng)器中，滲濾液中的氨氮被氧化為亞硝酸鹽，積累率超95%；
2. 發(fā)酵耦合反硝化：含高濃度亞硝酸鹽的污水與污泥混合進(jìn)入缺氧反應(yīng)器，F(xiàn)NA分解污泥釋放有機(jī)物，驅(qū)動(dòng)亞硝酸鹽還原為氮?dú)狻?/li>

175天運(yùn)行結(jié)果顯示，系統(tǒng)出水氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽濃度分別降至79.8毫克/升、2.5毫克/升和5.3毫克/升，總氮去除率穩(wěn)定在95%以上。更關(guān)鍵的是，整個(gè)過(guò)程的能量?jī)羰找孢_(dá)291.8千瓦時(shí)/噸污泥，相當(dāng)于傳統(tǒng)工藝從“耗電”轉(zhuǎn)為“發(fā)電”。

技術(shù)雙刃劍：警惕有機(jī)物殘留與合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)

盡管成果顯著，團(tuán)隊(duì)也指出技術(shù)局限。例如，污泥發(fā)酵后仍有部分難降解有機(jī)物（如腐殖酸）殘留在出水中，可能增加后續(xù)處理負(fù)擔(dān)。此外，滲濾液水質(zhì)波動(dòng)可能影響FNA濃度穩(wěn)定性，需開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

研究團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)，未來(lái)可通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)器水力停留時(shí)間（HRT）和FNA投加策略，進(jìn)一步提升有機(jī)物回收效率。這一技術(shù)不僅為污水處理廠“減碳”提供新路徑，也為發(fā)展中國(guó)家低成本處理垃圾滲濾液提供了可行方案。