污泥变废为宝！我国团队首创生物技术破解垃圾渗滤液脱氮难题

如何处理垃圾填埋场渗滤液和污水处理厂污泥这两大环境难题？传统方法不仅耗能高，还可能产生二次污染。近期，北京工业大学彭永臻院士团队在《Engineering》发表研究，提出一种基于自由亚硝酸（FNA）的创新生物技术，将污泥中的有机物“就地回收”，并驱动渗滤液高效脱氮，同时实现53.4%的污泥减量和95.2%的氮去除率，能量收益比传统方法提升近3倍。

从“耗能大户”到“能源自给”：打破污泥处理僵局

污水处理厂40%-60%的运营成本用于处理废弃活性污泥（WAS）。传统方法如热解-厌氧消化（THP-AD）需高温高压预处理，每吨污泥耗电高达860千瓦时，净能量赤字达1500千瓦时。而新技术的核心在于“废物利用”——利用FNA这一天然催化剂（由部分硝化过程产生），破坏污泥微生物细胞结构，释放蛋白质、脂肪酸等有机物，再将其作为脱氮反应的“燃料”。

实验数据显示，FNA浓度仅需0.105毫克/升（相当于一杯水中溶解一粒盐），即可驱动污泥发酵，每吨干污泥回收1.93万毫克有机物，足够支持后续脱氮需求。对比传统工艺，新技术无需外部碳源投加，且污泥减量速率达4.89千克/立方米·天，比厌氧消化快2倍以上。

破解垃圾渗滤液“脱氮困局”：从95%氮去除率到零能耗

成熟垃圾渗滤液氨氮浓度高达1700毫克/升，但碳氮比极低，传统脱氮工艺需额外投加碳源。研究团队设计了两步反应器：

1. 部分硝化：在好氧反应器中，渗滤液中的氨氮被氧化为亚硝酸盐，积累率超95%；
2. 发酵耦合反硝化：含高浓度亚硝酸盐的污水与污泥混合进入缺氧反应器，FNA分解污泥释放有机物，驱动亚硝酸盐还原为氮气。

175天运行结果显示，系统出水氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐浓度分别降至79.8毫克/升、2.5毫克/升和5.3毫克/升，总氮去除率稳定在95%以上。更关键的是，整个过程的能量净收益达291.8千瓦时/吨污泥，相当于传统工艺从“耗电”转为“发电”。

技术双刃剑：警惕有机物残留与合规风险

尽管成果显著，团队也指出技术局限。例如，污泥发酵后仍有部分难降解有机物（如腐殖酸）残留在出水中，可能增加后续处理负担。此外，渗滤液水质波动可能影响FNA浓度稳定性，需开发实时监测系统。

研究团队预测，未来可通过优化反应器水力停留时间（HRT）和FNA投加策略，进一步提升有机物回收效率。这一技术不仅为污水处理厂“减碳”提供新路径，也为发展中国家低成本处理垃圾渗滤液提供了可行方案。