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厌氧消化过程中产生的污泥消化液,氨氮浓度高,C/N很低,通常小于1。目前普遍将消化液回流到主反应区,这明显增加了水厂进水氨氮负荷,不利于脱氮效果的提高。本试验研究开发了一种高效的旁侧生物处理技术用以处理污泥消化液,处理后的污泥消化液总氮浓度与城市污水相当,减少回流污泥消化液对污水处理厂的冲击。试验中采用某污水处理厂消化污泥脱水液为处理对象,氨氮浓度350~500mg/L,碱度1500~2100mgCaCO3/L, COD平均浓度168mg/L。旁侧处理处理系统主要包含三个部分:A/O(anoix-oxic)反应器,沉淀池,SFDR(sludge fermentation and denitrification reactor)反应器。高氨氮的污泥消化液在A/O反应器内实现稳定的短程硝化,沉淀池泥水分离后富含硝态氮的出水进入SFDR反应器进行反硝化,最终达到脱氮的效果。SFDR反应器密封,连续搅拌,定时投加新鲜初沉污泥提供反硝化碳源。SFDR内部设有沉淀区,混合液静置沉淀,上清液作为最终出水一部分连续排出系统,一部分通过蠕动泵回流到A/O反应器以提高其硝化效果。本试验中研究了高氨氮,低碱度污泥消化液短程硝化的实现及其影响因素,实验结果表明,T=26~29℃,游离氨FA(free ammonium)和游离亚硝酸FNA(free nitric acid)的联合抑制作用下,亚硝酸氧化菌(NOB)受到明显抑制,污泥消化液快速启动并稳定维持短程硝化,亚硝酸盐积累率在90%以上。此外,试验证明温度不是维持短程硝化的关键因素,低温(10~12℃)时,亚硝积累率仍保持很高水平。进水氨氮浓度对维持短程硝化有重要作用,进水氨氮浓度降低到50~70mg/L,A/O反应器迅速向全程硝化转化。短程硝化破坏的主要原因是亚硝酸氧化菌(NOB)的活性,在底物抑制作用解除后逐渐恢复。充分曝气和适宜的温度用利于亚硝酸氧化菌NOB(nitrite oxidizing bacteria)的氧化速率迅速恢复到氨氧化菌AOB(ammonium oxidizing bacterial)相当的水平。SFDR反应器启动迅速,污泥发酵反应和反硝化反应同时发生,进水硝态氮负荷0.11~0.3gNOx--N/L-1?d-1,硝态氮基本完全被反硝化。新鲜初沉污泥VSS/SS为0.65~0.7,颜色深黑,有明显的恶臭味。在SFDR反应器内污泥得到初步处理,颜色变浅,臭味消失,VSS/SS下降到0.5。在SFDR运行过程中,由于反硝化反应的存在pH值逐渐升高超过9.2,偏碱性的条件有利于提高发酵效率。投加新鲜初沉污泥,反硝化效率很高,出水NOx-浓度基本为0,随着底物消耗发酵速率下降,电子供体不足会导致SFDR出水NOx-浓度上升,初沉污泥需再次投加。NOx-浓度上升时,OPR值随之从-550mv迅速上升到-200mv,因此ORP可以作为初沉污泥投加的指示参数。A/O-SFDR系统在低温下(10~15℃),A/O反应器硝化不完全,总氮去除率在55%~60%。在25~30℃,SFDR出水回流比200%,污泥投配比6.7%~8%,系统总氮去除率超过80%。出水回流比继续提高到300%,增加投泥次数,维持平均投配比不变,系统总氮去除率达到90%,出水总氮浓度在40~50mg/L。处理后的消化液直接回流到污水厂主处理区不会明显增加氨氮负荷。