生物反应器填埋场产甲烷规律的模拟研究

生物反应器填埋场是一种新型的垃圾卫生填埋场,可以加速填埋场的稳定及甲烷的产生.通过模拟试验探讨了生物反应器填埋场在不同操作条件下的产甲烷情况及COD、pH值的变化趋势.试验证明较高的回灌频率有助于垃圾降解、产甲烷速率的升高及渗滤液中COD浓度的降低;污泥接种起缓冲作用,使垃圾的降解及产气速率更趋向平稳;甲烷的产生与COD的降低是同步进行的,因此可以通过COD的变化趋势来判断产甲烷情况.研究建立了反映垃圾含水率影响填埋场产甲烷的数学模型,该模型具有简便、直观、准确等优点.     

生物反应器填埋场技术发展现状及研究前景

生物反应器填埋场是近20年来发展起来的一种新的填埋方式,通过回灌渗滤液等控制手段,改善填埋场内部微生化环境,加速填埋场稳定化进程。生物反应器填埋场的关键在于渗滤液收集系统、防渗系统、气体收集系统和渗滤液回灌系统。一些运行的全规模生物反应器填埋场证明了这种操作方式能加快垃圾降解和填埋气体的产生,减少渗滤液处理量。然而还有一些经济和技术上的不确定性,包括持久有效性、压实度、结构特性、氧化一还原环境和费用一效益分析等因素,都需要进一步研究。我国城市垃圾处理方式主要是填埋,这种新型的填埋场在我国将会有很好的前景,防渗层性能、临时覆盖、建设形式和监测手段等问题是其发展的主要障碍。     

渗滤液回灌频率对生物反应器填埋场的影响研究

通过模拟实验研究了渗滤液回灌周期为1、2、3和5 d的4个模拟垃圾柱的产甲烷过程和渗滤液水质的变化情况.在用NaOH调节回灌渗滤液pH值的前提下,回灌频率越高,模拟厌氧型生物反应器填埋垃圾柱先开始产甲烷,但当回灌周期低于3 d时,开始产甲烷的时间相差不多.从渗滤液水质看,回灌周期为3 d的垃圾柱渗滤液COD、VFA等有机污染物浓度下降最快.综合考虑启动时间、运行费用和填埋场的稳定进程,在厌氧型生物反应器填埋场中,实施3 d/次的渗滤液回灌频率最为合适.     

填埋场污染控制新标准下生物反应器填埋场的机遇与挑战

生物反应器填埋场是近20年发展起来的一种新型填埋方式,具有很多传统填埋场不具备的优点。《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的发布,对填埋场的污染控制提出了更高的要求。该新标准中一些条款的变动,给生物反应器填埋场在中国的推广和应用提供了机遇和挑战。对此进行分析,以供生物反应器填埋场的选择、设计和运行管理作参考。     

矿化污泥生物反应器处理生活垃圾填埋场老龄渗滤液

经长时间稳定化形成的矿化污泥中,含有种类丰富和数量繁多的降解性微生物,具有处理渗滤液的潜力。建立3个矿化污泥生物反应器,即C1(粉煤灰0%),C2(粉煤灰9.1%),C3(粉煤灰16.7%),以处理垃圾填埋场老龄渗滤液。在单级矿化污泥反应器中,当进水COD和NH3-N分别约为1350和900 mg/L时,水力负荷为17.7～70.8 L/(m3.d),COD去除率可超过65%,氨氮的去除率可超过94%。粉煤灰的加入一定程度上降低了COD去除率,但有助于氨氮的去除。在二级矿化污泥生物反应器中(即C3～C1串联),水力负荷为35.4 L/(m3.d)的工况下,当COD、TOC、IC和NH3-N分别为1 500～2 500,500～900,1 200～1 600和1 200～1 450 mg/L时,出水可达到COD<300 mg/L,TOC<180 mg/L,IC<100 mg/L,NH3-N<5 mg/L。但是,矿化污泥生物反应器对渗滤液总氮的去除率较低,仅为20%左右。     

渗滤液回灌比例对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响

为研究回灌比例对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响,探讨了回灌比例为15%、20%、25%、30%和全回灌（体积分数）时,反应器所产渗滤液及填埋垃圾性质在不同回灌比例下变化的趋势,填埋周期为198 d。结果表明：回灌比例为25%的反应器所产渗滤液中的氨氮于135 d达到GB 16889-2008所规定的垃圾填埋场渗滤液氨氮排放浓度限值,较其他反应器提前3~49 d,整个填埋周期所产还原性有机物较其他回灌量低2.11%~20.16%;且有机垃圾降解速度最快,至填埋结束时,沉降率为75.13%,比其他反应器多0.87%~2.63%,总有机质和纤维素含量分别为48.47%和7.39%,较其他回灌比例分别低0.61%~5.52%和0.2%~0.64%,表明25%的回灌比例有利于快填埋场的稳定化进程。     

垃圾填埋场水分迁移模型的应用研究

以渗滤液回灌为核心的填埋场生化反应器是当今国际固体废物研究的新方向 ,其具有减少渗滤液处理难度和加速填埋场稳定化的作用 ,其中控制填埋场水分是关键。本文通过对填埋场水分运移特征的分析 ,建立了渗滤液回灌条件下 ,生化反应器填埋场水分迁移的饱和 -非饱和三维非稳定数学模型 ,并求其有限单元数值解 ,定量模拟和预报不同回灌条件下填埋场水分的时空分布规律并进行实用研究。针对重庆市长生桥卫生填埋场设计情况和实际条件 ,运移模拟模型分析了水平沟和竖式井回灌条件下填埋场内水分的分布规律 ,证明了协同回灌方式的有效性     

生物过滤法净化垃圾填埋场温室气体甲烷的研究进展

生物过滤法是一种低费用、无二次污染的减少垃圾填埋场温室气体甲烷排放的方式,是垃圾填埋气净化的一种很好的选择.介绍了净化垃圾填埋场甲烷的生物过滤器类型及甲烷氧化微生物,概述了生物过滤器氧化甲烷的影响因素、操作条件,并分析了其发展趋势.     

电刺激强度对厌氧膜生物反应器产甲烷与膜污染的影响

针对厌氧膜生物反应器(AnMBR)实现污水资源回收过程中存在的膜污染问题,研究了不同电刺激强度对AnMBR产甲烷效能及膜污染的影响。结果表明：适宜电刺激强度(1.0 V·cm⁻¹)可实现较好的COD除效果,COD的平均去除率为(85.9±5.9)%。相比于AnMBR,当电刺激强度在0.5~2.0 V·cm⁻¹,EAnMBR的膜污染周期延长了13.8%~24.0%,甲烷产率提高了15.9%~43.8%,EPS质量浓度减少了3.5%~27.1%,SMP质量浓度减少了24.3%~52.0%。施加电刺激促进了以乙酸主导的挥发性脂肪酸的降解,氢营养型产甲烷菌Methanobrevibacter比乙酸型产甲烷菌更适应电刺激环境,而EPS产生菌Streptococcus的相对丰度随电刺激强度的增加而减少。基于甲烷资源化-延长膜污染周期的协同效果,施加2.0 V·cm⁻¹的电刺激强度较为理想,以上研究结果可为AnMBR耦合电辅助工艺提供参考。     

垃圾填埋场水分迁移模型的应用研究

以渗滤液回灌为核心的填埋场生化反应器是当今国际固体废物研究的新方向，其具有减少渗滤液处理难度和加速填埋场稳定化的作用。其中控制填埋场水分是关键。本文通过对填埋场水分运移特征的分析。建立了渗滤液回灌条件下，生化反应器填埋场水分迁移的饱和-非饱和三维蛎稳定数学模型。并求其有限单元数值解，定量模拟和预报不同回灌条件下填埋场水分的时空分布规律并进行实用研究。针对重庆市长生桥卫生填埋场设计情况和实际条件。运移模拟模型分析了水平沟和竖式井回灌条件下填埋场内水分的分布规律，证明了协同回灌方式的有效性。     

准好氧矿化垃圾反应床＋超声／芬顿联用技术处理垃圾渗滤液

针对垃圾渗滤液污染物浓度高、可生化性差等特点,采用准好氧矿化垃圾反应床＋超声／芬顿联用技术对垃圾渗滤液进行预处理。准好氧矿化垃圾床处理后渗滤液中COD、氨氮、总磷、色度的去除率分别为80％、85％、92％和85％。通过单因素实验和正交实验,确定了超声／Fenton法最佳工艺条件。经该组合工艺后,渗滤液中COD、氨氮、总磷和色度的最高去除率分别可达96％、86％、94％和95％,且出水无臭,颜色为淡黄色,BOD5／COD从0．16增至0．35左右,可生化性基本满足后续生物处理需要,且COD、总磷这2个指标达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889—2008）规定的排放标准。     

昆明市污水排水系统产甲烷规律的模拟实验研究

通过对昆明市餐饮和居民生活污水厌氧模拟实验研究,初步探讨生活污水中CH4的产生规律,实验结果表明,在自然条件下,餐饮和居民生活污水中产生的甲烷浓度最大值分别为1.63 mg/L和3.82 mg/L。并且将COD、硫酸盐、硫化物、TN的浓度变化与甲烷浓度变化进行Pearson简单相关性分析,结果表明,1/COD、COD/硫酸盐和1/TN与甲烷在置信度为0.01时极显著相关,硫化物与甲烷在置信度为0.05时不相关;COD、硫酸盐和TN浓度的变化对生活污水中甲烷的产生起关键性作用。对居民生活污水中甲烷产生规律进行温度和pH控制分析研究,实验结果表明,生活污水在25~30℃时,24 h内甲烷产生量最大值为8.6494 mg/L,明显大于其他温度段的甲烷产生量;在pH为7~8之间时,甲烷的产生量在24 h内达到的最大值为3.0477 mg/L,明显高于其他pH控制段的甲烷产生量。     

垃圾填埋气火焰稳定特性试验研究

针对大气式燃烧器在燃烧垃圾填埋气时的火焰稳定特性进行了实验研究，设计了一种结构简单、效果明显的填埋气火焰稳定装置。这种装置对于低热值燃气的稳定燃烧能起到较好的作用。     

高氨氮对厌氧生物法处理城市垃圾渗沥液的影响

研究了高浓度氨氮对厌氧膜生物法处理城市垃圾渗沥液的影响。结果表明，COD去除率、沼气产量、沼气产率、辅酶F420和最大比产甲烷活性均随氨氮浓度的增加而减小；当氨氮浓度〈3600mg/L时，不会对厌氧膜生物反应器的运行产生明显的影响；氨氮对厌氧污泥产甲烷活性的50％抑制浓度为4350mg／L；高浓度氨氮会造成系统VFA浓度增加；当氨氮浓度由4800mg／L降低到2000mg/L后，受重度抑制的厌氧微生物的活性可以在20d里恢复到未受抑制时的活性水平。     

山谷型填埋场渗滤液现场实验研究

以稳定渗滤液为处理对象,通过对其在山谷型填埋场覆盖层进行亚表面灌溉,研究了不同植被条件下植物的适应性、渗滤液水量削减负荷、COD和氨氮的去除率,以及灌溉对大气环境的影响。研究表明:夹竹桃是最适合进行渗滤液灌溉处理的植被;高羊茅作为草本植物,可作为夹竹桃的替代,也可与夹竹桃复种,形成双层植被;在渗滤液灌溉水力负荷为6mm/d、COD平均值为890mg/L、氨氮平均值为240mg/L的情况下,各灌溉区灌溉水量可削减50%～80%,COD平均去除率在90%以上,氨氮平均去除率在96%以上。     

多菌群污水生物处理反应器中污泥分布的试验研究

在多菌群污水生物处理反应器处理城市污水的试验中,对反应器主反应区内水平中线及垂直中线上所布设取样点位的混合液悬浮固体(MLSS)、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)、污泥沉降比(SV30)及污泥容积指数(SVI)进行了检测分析。结果表明,MLSS与MLVSS分布趋势大致相同,在水平方向与垂直方向污泥浓度总体呈现大小交替型分布;SV30与SVI在水平方向总体呈现出周边大、中心小的非对称分布,而在垂直方向由上到下呈现出先增大后减小再增大的分布趋势。污泥浓度与污泥沉降性能的差异分布,对将反应器进水点分布在污泥浓度高值区域、污泥回流点布置在污泥浓度低值区域及出水点选定在污泥浓度较低且沉降性能较好区域有着重要的指导作用,为反应器的优化控制提供了理论依据。     

生活垃圾卫生填埋场甲烷减排与控制技术研究

系统地研究了生物氧化、生物抑制和风力驱动准好氧填埋的生活垃圾卫生填埋场甲烷减排集成技术.研究表明,喷洒了NMS营养液(80 mL/kg)的矿化垃圾为甲烷氧化覆盖层,可以持续氧化甲烷,第23天后甲烷氧化率稳定在75%左右;当氯仿质量浓度为20 mg/kg或乙炔体积分数达到1.2%时,甲烷产量极少,产甲烷菌几乎被完全抑制;采用风帽技术的改进型准好氧填埋可以利用风速0.5 m/s的自然风,在不增加成本的前提下大幅减少甲烷排放.     

低温等离子体催化氧化甲烷的实验研究

采用电容耦合等离子体和催化剂协同作用对干空气中的甲烷进行了氧化实验，并和没有放置催化剂时进行了对比，结果表明，放置催化剂后甲烷的分解效率明显提高，反应产物中CO2的选择性增加，副产物NO和NO2的浓度减少．反应所需的能耗降低。甲烷的最终氧化产物为CO、CO2和H2O。     

填埋结构对渗滤液中氨氮脱除的影响

建立了模拟填埋试验中试装置,研究了准好氧填埋渗滤液NH3-N的变化特性和稳定期垃圾对渗滤液NH3-N的处理效果.结果表明,准好氧填埋结构下渗滤液NH3-N衰减很快,下降率可达99.6%,没有出现传统填埋场累积的现象,为渗滤液后续处理解决了氨氮浓度过高的难题;随着水力负荷的增大,NH3-N的去除率呈下降趋势,去除率由低水力负荷时的99.9%,下降到高水力负荷时的87.7%;准好氧填埋垃圾对低可生化性、高浓度氨氮的渗滤液有很好的处理能力,但反硝化能力不足;较高有机物浓度有利于反硝化作用,使氨氮彻底转化为氮气.