餐厨垃圾消化废水是典型的高浓度有机废水，具有高氨氮、高COD和复杂有机氮组分的特点。随着环保要求的提高，如何有效控制废水中氮素污染成为处理工艺优化的核心目标。通过多级工艺组合，尤其是厌氧-好氧（A/O）-Fenton-曝气生物滤池（BAF）的协同应用，可实现氮素的高效去除与转化。
氮素迁移：从进水到出水的转化路径
餐厨垃圾消化废水中的氮主要以有机氮（DON）和氨氮（NH₄⁺-N）形式存在。在厌氧条件下，蛋白质等大分子有机物经微生物水解生成氨基酸，进一步脱氨基形成NH₄⁺-N。研究显示，厌氧单元出水NH₄⁺-N浓度显著升高（平均达943mg/L），而有机氮（DON）浓度同步增加至777mg/L，表明厌氧环境促进了含氮有机物的释放。
进入A/O单元后，硝化菌将NH₄⁺-N氧化为NO₃⁻-N，反硝化菌则利用有机物作为电子供体，将NO₃⁻-N还原为N₂。此过程中，NH₄⁺-N浓度从943mg/L降至44.5mg/L，去除率超95%；NO₃⁻-N浓度升至315.6mg/L，占TN的38.9%。值得注意的是，部分有机氮在微生物代谢作用下转化为腐殖质类物质，导致出水DON占比升高。
Fenton工艺通过羟基自由基（·OH）的强氧化作用，将难降解的大分子DON分解为小分子有机物。实验数据表明，Fenton单元对MW>30ku的大分子DON去除显著，其占比从24%降至17%，同时MW<3ku的小分子DON比例从53%增至65%。这种转化提升了后续BAF单元对有机氮的生物降解效率。
微生物驱动：氨氮与有机氮的协同去除
微生物群落结构直接影响氮素去除效果。A/O单元中，氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）主导硝化过程，而反硝化菌（如Pseudomonas）在缺氧区实现脱氮。研究发现，夏季高温（35-37℃）会抑制硝化菌活性，导致NH₄⁺-N去除率短暂下降，但通过工艺调整可快速恢复。
Fenton反应后的BAF单元进一步去除残余小分子DON和氨氮。BAF中的生物膜富含氨氧化古菌（AOA）和异养反硝化菌，通过吸附-生物降解协同作用，最终出水NH₄⁺-N稳定低于15mg/L，TN去除率超85%。
工艺优化：碳源分配与能耗控制
碳源是影响脱氮效率的关键因素。A/O单元通过内回流优化，优先利用原水碳源进行反硝化，减少甲醇投加量；Fenton单元则通过催化剂改性（如铁碳复合材料）提升羟基自由基产率，降低药剂成本。实际运行中，组合工艺吨水处理成本约8-12元，较传统工艺降低30%。
未来方向：低碳化与资源化
未来技术发展将聚焦于：
耐低温微生物筛选：增强冬季脱氮稳定性；
短程硝化-厌氧氨氧化（PN/A）：节省碳源与曝气能耗；
氮素回收：从污泥消化液中提取鸟粪石等肥料。
结语
餐厨垃圾消化废水的氮素去除需多工艺协同，通过厌氧释氮、好氧脱氮及高级氧化的梯级作用，实现污染物的高效转化。随着微生物技术与工艺优化的深入，该领域将为城市有机固废处理提供更可持续的解决方案。
