准好氧生物反应器填埋系统的渗滤液变化特性研究

针对传统卫生填埋过程中存在的不足,开展了准好氧生物反应器填埋场的室内模拟试验,以导气管管径为参照变量,设计两组准好氧生物反应器填埋场并对其进行连续监测。研究表明:在填埋处理的300 d内,垃圾沉降比例接近40%,固相垃圾的有机质含量可降至24%,渗滤液的COD、BOD5、TOC、氨氮与总氮等污染物指标可得到高效去除,分别降至3 643,73,1 284,67,109 mg/L,VFA物质可降至20 mmol/L,B/C降至0.02~0.03,渗滤液的可生化性大大降低,填埋垃圾减量化、无害化、稳定化效果显著。     

厌氧-准好氧运行加速生物反应器填埋场垃圾稳定的研究

通过厌氧型、好氧型和准好氧型生物反应器填埋场的比较,提出了厌氧-准好氧联合运行加速生物反应器填埋场垃圾降解和稳定的填埋场运行方法,并通过模拟试验进行了研究.结果表明,按厌氧方式运行710 d的模拟垃圾柱改为按准好氧方式运行360 d后,每天回灌1次的D1柱和每周回灌2次的D4柱渗滤液COD浓度分别由705 mg/L和669 mg/L下降到135mg/L和178 mg/L,氨氮浓度由650 mg/L和877 mg/L降到不能检出水平;而继续按厌氧方式运行的垃圾柱D2和D3的渗滤液COD浓度仅分别由435mg/L和852 mg/L下降到295 mg/L和596 mg/L,氨氮浓度由654 mg/L和1 107 mg/L下降到469mg/L和783 mg/L.模拟厌氧型生物反应器填埋场垃圾柱稳定后期改为按准好氧方式运行,能加快渗滤液COD和氨氮浓度的衰减速率,而较高的渗滤液回灌频率更能强化这一优势.     

不同填埋结构渗滤液中的氮动态变化特性

建立了准好氧和厌氧的垃圾填埋模拟试验装置,研究了渗滤液中ρ(NH₄＋-N),ρ(NO₃－-N),ρ(NO₂－-N)和ρ(TN)的动态变化特性. 结果表明:装入模拟装置的城市生活垃圾,经过12个月的降解后,准好氧填埋结构渗滤液中的ρ(NH₄＋-N)和ρ(TN)显著下降,分别降至945和986 mg/L,下降率(分别为79.2%和77.3%)远远大于厌氧填埋结构;ρ(NO₃－-N)和ρ(NO₂－-N)变化波动较大,在第25～31周时,NO₃－-N与NO₂－-N都有一个累积的过程;厌氧填埋结构中,ρ(NH₄＋-N)由初始的4 599 mg/L降至2 812 mg/L,ρ(TN)则降至2 859 mg/L,其降解效果远不如准好氧填埋,而ρ(NO₃－-N)和ρ(NO₂－-N)较低,波动不大.      

准好氧填埋结构渗滤液CODCr衰减规律及模拟研究

建立模拟准好氧填埋场和厌氧填埋场中试试验装置(装置规模1.0 m×1.5 m×1.8 m),并以后者做对照,对渗滤液ρ(COD_Cr)进行27周监测(每1～2周测1次),研究模拟准好氧和厌氧填埋结构的不同层次空间和底部渗滤液ρ(COD_Cr)的时空变化规律及降解效果,对2种填埋结构渗滤液COD_Cr衰减规律原因及差异进行分析. 结果表明,准好氧填埋结构空间渗滤液ρ(COD_Cr)层次差异明显,呈现下层>中层>上层的规律,3层渗滤液ρ(COD_Cr)在前7周衰减幅度最大,之后表现为小幅度波动下降最后趋于稳定;在27周的监测时间里,准好氧填埋场空间和底部渗滤液ρ(COD_Cr)一直远低于厌氧填埋场对应层位,基本没有出现厌氧填埋场COD_Cr累积的现象. 对准好氧填埋场上、中、下层和底部渗滤液ρ(COD_Cr)的衰减规律进行数学拟合发现,27周的拟合曲线与实测数据曲线相关性较好,基本反映了COD_Cr的衰减规律.      

填埋结构对渗滤液回流效果影响研究

依据准好氧填埋和厌氧填埋的原理,构建了四个大型模拟填埋场,其中两个进行渗滤液回流,研究了填埋结构对渗滤液回流效果的影响。结果表明,准好氧填埋渗滤液回流有利于渗滤液中COD、NH3-N浓度的下降,其下降率分别为95.8%和89.8%,下降率高于厌氧填埋,且下降较为平稳;厌氧填埋渗滤液回流虽有利于渗滤液中COD浓度的下降,下降率为82.2%,但在回流初期浓度有升高的现象,NH3-N却持续累积;增加渗滤液在填埋层中的停留时间能提高回流的效果。     

填埋结构对渗滤液水质变化影响研究

依据准好氧填埋和厌氧填埋的原理,构建了大型模拟填埋场,并定期对渗滤液水质进行监测分析。结果表明,准好氧填埋结构比厌氧填埋结构更有利于渗滤液中污染物的衰减,NH3N尤为明显;准好氧填埋结构渗滤液主要污染物浓度呈稳步下降规律,而厌氧填埋结构渗滤液水质在前期波动较大,NH3N在后期仍有较大幅度的变化。     

鲁岗污水处理厂脱氮效果及氮素污染物转化特征分析

以鲁岗污水处理厂为例,分析了城镇污水处理厂主要处理单元的脱氮效果及氮素污染物转化特征。结果表明:在A~2/O工艺中,厌氧段、缺氧段的总氮去除率分别为21%和38%,好氧段对氨氮的平均去除率为92%,厌氧段对硝酸盐氮的平均去除率为63%; A~2/O工艺出水总氮、氨氮、硝酸盐氮浓度可分别降至13.6 mg/L、0.4 mg/L和12.6 mg/L,氨氮和总氮去除率高达99%和82%。     

矿化垃圾生物反应床处理渗滤液技术研究

实验准好氧型矿化垃圾生物反应床出水水质与配水水力负荷、配水频次及进水浓度的关系及准好氧型二级串连工艺对渗滤液的处理效果。结果表明,准好氧型矿化垃圾生物反应床在处理渗滤液时配水负荷宜不大于0.026L/(kg垃圾.次),进水CODCr浓度在10000mg/L时,其对CODCr的去除率在82%以上,而对氨氮的去除率可达99.7%以上。准好氧型二级串连工艺处理渗滤液其出水水质满足GB16889-1997二级排放标准,该工艺氨氮的出水远远低于16889-1997一级排放标准。     

厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场渗滤液水质水量变化规律的研究

为了减少生物反应器填埋场投资和运行费用,实现填埋场的快速稳定化,将厌氧型生物反应器填埋场(ANBL)和准好氧矿化垃圾生物反应床(SAARB)串联,组成新型的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场(AN-SABL).通过研究AN-SABL渗滤液水质水量变化规律,以期为其渗滤液的管理和处理提供理论依据.实验表明,AN-SABL具有较好的渗滤液削减作用,最高削减量可达到771 g·kg-1;而且AN-SABL渗滤液水质变化具有明显的阶段性特征,渗滤液中硝酸盐(包括亚硝酸盐)浓度和氨氮浓度分别受Eh值和pH值影响明显.AN-SABL能够有效去除渗滤液中的有机物,实验结束时,AN-SABL2号和AN-SABL3号渗滤液COD的去除率分别达到了98.49%和97.98%,二者的COD浓度仅为ANBL1号COD浓度的14.5%、21.1%;同时,AN-SABL有较好的脱氮作用,AN-SABL2号和AN-SABL3号渗滤液中氨氮浓度分别从最高值1 452 mg·L-1、1 409 mg·L-1下降至525 mg·L-1、459 mg·L-1,只有ANBL1号氨氮浓度的36.5%和31.9%.SAARB单元的脱氮除碳效果受TOC/TC值的影响明显,当渗滤液中TOC/TC下降到0.2左右后,SAARB单元对COD和TN的去除率分别从95%和93%以上降到了35.25%～69.56%和64.53%～77.45%之间.     

SBR处理渗滤液深度脱氮的影响因素研究

为了解决垃圾渗滤液的脱氮难题,通过改变SBR的操作模式对渗滤液进行处理.同时,试验重点考察了操作模式、曝气时溶解氧、过曝气以及渗滤液碳氮比对工艺脱氮效果的影响.研究结果表明,采用改进SBR对渗滤液进行处理,在原水COD浓度为4000mg/L左右,氨氮浓度为1000mg/L左右,总氮浓度在1100mg/L左右的条件下,不添加任何碳源,出水COD小于500mg/L,氨氮浓度小于5mg/L,总氮浓度小于40mg/L,COD、氨氮和总氮的去除率分别达到了85%、99%和95%以上.影响因素试验表明,反硝化菌中的PHA含量是影响系统脱氮效率的关键.曝气时较高的溶解氧、曝气前的厌氧搅拌以及尽量减少过曝气将提高系统的脱氮效率.同时,只要渗滤液碳氮比大于4,系统均可以对渗滤液实现深度脱氮.     

回灌型准好氧填埋场脱氮特性及加速稳定化研究

采用2个模拟填埋生物反应器,1号柱渗滤液简单回灌,2号柱为渗滤液回灌准好氧联合运行方式,研究了渗滤液回灌准好氧生物反应器填埋场的脱氮特性及加速垃圾稳定化特性。研究结果表明：渗滤液回灌准好氧填埋场具有很强的脱氮能力,2号柱由厌氧运行方式改为准好氧条件下,渗滤液中的氨氮和凯式氮浓度分别由最大值的3198mg／L和3345mg／L降低到第160d的73mg／L和81mg／L,去除率分别为97．7％和97．6％,pH快速升高到8．0左右,COD浓度快速降低。渗滤液中溶解性有机物（DOM）分级结果表明,2号柱HA和FA含量的增加明显快于1号柱。2号柱DOM的三维荧光光谱特性发生了较大变化,荧光基团从60d结构简单的类蛋白物质转变为95d结构复杂的类胡敏酸和富里酸物质,而1号柱渗滤液DOM荧光基团一直是结构简单的类蛋白物质。结果表明回灌准好氧生物反应器填埋场的稳定化速度远快于简单回灌的生物反应器填埋场。     

填埋结构对渗滤液中氨氮与凯氏氮变化的影响

依据好氧填埋的原理构建了填埋试验装置,设置取样装置定期采集渗滤液进行分析,测试渗滤液中氨氮和凯氏氮的浓度,分析各种形态氮之间的变化规律,结果表明:好氧填埋条件下渗滤液中氨氮和凯氏氮浓度衰减很快,降解效率分别为99.94%和98.55%。     

垃圾填埋场渗滤液回流技术的研究

垃圾填埋场产生大量渗滤液,而一般渗滤液中含有很高浓度的有机物,特别是填埋场的初滤水COD_cr浓度可高达8×104mg/L,BOD₅浓度可高达5×104mg/L。因此,渗滤液必须得到处理。渗滤液回流可以利用垃圾填埋层中大量繁殖的微生物分解其中的有机物,使渗滤液得 到净化;同时利用回流控制填埋层含水量,加快有机物分解,提高沼气产生量。通过实验初步得出:渗滤液回流可以将渗滤液中有机物浓度大 大降低,COD_cr去除率最高可以达到95%以上,在半好氧状态下NH₃-N浓度可以降到10mg/L以下;沼气产生速率大大高于未回流的填埋层;同时填埋层渗滤液中有机物浓度大大降低。      

填埋垃圾和渗滤液中CH4氧化菌的丰度研究

应用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-Time Quantitative Polymerase Chain Reaction,简称实时荧光定量PCR)技术对填埋场垃圾和渗滤液中CH₄氧化菌的pmoA基因进行定量分析. 结果表明:实时荧光定量PCR技术可用于渗滤液和垃圾中CH₄氧化菌的定量分析. 对于厌氧和准好氧填埋,初期渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于稳定期;准好氧填埋体渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于厌氧填埋体. 准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着填埋龄的增加呈先增加后降低的趋势,并在填埋后的9个月左右达到最大值,与准好氧填埋体CH₄产生的规律相似. 同时,准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着距导气管距离的增加而降低,但不同填埋时期的变幅不同,与准好氧填埋体O₂和CH₄的迁移规律有关. 此外,对渗滤液和垃圾样品的研究表明,准好氧填埋体垃圾填埋层内部存在大量的CH₄氧化菌,具有显著的CH₄氧化能力.      

好氧膜生物反应器的硝化性能研究

以含有高浓度氨氮的垃圾渗滤液为对象,针对好氧膜生物反应器的硝化性能进行了研究。结果表明:当进水氨氮<1000mg/L和负荷<1.5kgNH4+-N/m3d时,氨氮去除率保持在80%～99.7%之间,表明好氧MBR具有良好的硝化性能;硝酸菌在进水氨氮浓度>600mg/L时受到了抑制,而亚硝酸菌在进水氨氮浓度>1200mg/L时才受到抑制;在试验过程中,MBR污泥经历了由以异养细菌为主到自养细菌为主的转型过程。以硝化菌为主的污泥具有良好的沉淀性能,污泥的SV和SVI分别稳定在20%～30%之间和40～70mL/g之间。     

准好氧填埋结构ch4含量分布变化研究

依据准好氧填埋原理构建了填埋试验装置,对甲烷、氧气在准好氧填埋体中不同层次的体积分数进行了监测。结果表明:垃圾填埋体下层φ(ch₄)为33 1%,φ(O₂)为1 1%;中层φ(ch₄)为15 0%,φ(O₂)为4 2%;上层φ(ch₄)为3 1%,φ(O₂)为12 2%。而厌氧填埋结构的φ(ch₄):下层为31 5%,中层为32 6%,上层为22 0%。在准好氧填埋结构条件下,φ(ch₄)的分布具有下层>中层>上层的层次特性;φ(O₂)呈上层>中层>下层的规律性。在准好氧填埋、厌氧填埋体中,φ(ch₄)的平均值分别为17 0%和29 0%。      

准好氧矿化垃圾生物反应床的最佳工况研究

准好氧矿化垃圾生物反应床是一种新型、高效的渗滤液处理技术,为了确定准好氧矿化垃圾生物反应床处理渗滤液的最佳运行工况,设计了按L(934)运行的正交实验。研究表明,温度(A)、回灌频率(B)、水力负荷(C)、进水COD浓度(D)4个因素对COD、氨氮和总氮去除率3个指标项的影响程度各有不同,其中对COD的影响由大到小依次为C→D→A→B,氨氮为D→B→A→C,总氮为B→D→C→A。运用"综合平衡法"分析得其最佳运行工况为:温度30℃、回灌频率3 d/次、回灌量2 L/次、进水COD浓度50 000 mg/L,其水力负荷为30 L(/m3.次)、有机负荷约550 g(/m3.d)。结果表明,该技术不但操作运行简单,而且能有效去除渗滤液中的污染物,尤其是对TN的去除优势十分明显,是一种具有良好应用前景的渗滤液处理技术。     

高氨氮渗滤液处理的好氧反硝化工艺研究

连续动态试验研究表明,对于高浓度氨氮渗滤液,普通活性污泥法的好氧反硝化工艺的总氮去除率可达10%以上.硝化反应速率随着溶解氧浓度的降低而下降;反硝化反应速率随着溶解氧浓度的降低而上升.硝化及反硝化的动力学分析表明,在溶解氧浓度为0.14mg/L左右时会出现硝化速率和反硝化速率相等的同步硝化反硝化现象,其速率为4.7mg/(Lh),硝化反应Kn=0.37mg/L;反硝化反应k_D=0.48mg/L.     

准好氧填埋渗滤液水质与COD降解拟合研究

在成都市长安垃圾填埋场内开展了规模为10m×10m×5m的准好氧填埋实验,分别对渗滤液pH值、COD和NH4+-N进行了研究,结果表明:渗滤液COD经过697d后从最初的65324mg/L降低到2013mg/L,下降96.92%;由于渗滤液收集管直径较小,进入垃圾体的氧气量受到限制,所以NH4+-N的降解效果较差。通过Excel和Lingo软件对渗滤液COD的降解趋势进行拟合,结果表明Lingo拟合的效果更佳。     

垃圾填埋场构造对渗滤液成分的影响研究

通过对厌氧和半好氧填埋的渗滤液成分的分析,发现半好氧填埋的渗滤液中有机物浓度降低最快,尤其是氨氮含量大大低于厌氧填埋。因此,半好氧填埋有利于渗滤液的处理。