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3 198 mg/L和3 345 mg/L降低到第160 d的73 mg/L和81 mg/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60 d结构简单的类蛋白物质转变为95 d结构复杂的类胡敏酸和富里酸物质,而l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.     

两种填埋结构中氨氮的空间变化规律研究

依据准好氧填埋和厌氧填埋的原理，构建了准好氧和厌氧填埋的实验室模拟装置，研究了2种填埋结构渗滤液中氨氮的空间分布规律。结果表明，准好氧填埋结构3层渗滤液中氨氮浓度都呈不断稳定下降的趋势，29周时上层、中层和下层渗滤液中氨氮浓度分别从填埋初的931.8、1796和3019 mg/L下降到25.6、328.9和820.1 mg/L；厌氧填埋结构3层渗滤液中氨氮浓度下降趋势不明显且波动性较大。准好氧填埋与厌氧填埋结构渗滤液中氨氮浓度表现出明显的空间层次效应，为下层>中层>上层。     

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.     

联合生物反应器处理农村生活垃圾渗滤液中Fe的变化规律

以厌氧(AN)-准好氧(SA)联合生物反应器中渗滤液pH、COD、UV254、NH3-N以及铁离子浓度的监测结果为依据,研究了厌氧-准好氧联合生物反应器处理农村生活垃圾产生的渗滤液中Fe的变化规律。结果表明,渗滤液中Fe的浓度随时间变化规律为先上升后下降,在填埋第76天左右,厌氧和准好氧单元中Fe的浓度先后达到最大值73.44和78.71mg·L~(-1);在第350天,厌氧和准好氧单元中Fe的浓度分别降至17.84和8.52 mg·L~(-1)。Pearson相关分析显示渗滤液中铁离子的浓度与COD之间存在显著的正相关关系;与pH、NH3-N之间存在负相关关系;而与UV254之间的相关关系较弱。     

模拟成藏填埋垃圾有机质稳定化与产气的阶段性

通过人工构建模拟生物气藏的大型模拟生物反应器,研究模拟成藏填埋城市生活垃圾有机质厌氧降解及生物气化规律及其机理。结果表明,自然温度条件下,模拟填埋垃圾有机质降解和生物气化具有明显阶段性,与pH、ORP、温度等指标的阶段性变化存在相关性。产气阶段最佳条件包括:最适温度范围为31.0～36.0℃;最适pH范围为5.47～6.75,pH中性条件下产甲烷速率最高;ORP最适范围为-428～-541 mV,产甲烷高峰期ORP值为-519 mV,低于前人关于甲烷菌最适ORP的界定范围。每千克挥发性固体总生物气和甲烷产量分别为128.5 L和77.7 L,生物气和甲烷最大产气量分别为118.0 L/d和82.0 L/d,甲烷最大浓度为70.4%,产气高峰期与甲烷浓度高峰期同时出现。模拟成藏填埋垃圾有机质的稳定化过程具有明显的可诱导特征,关键因子的优化对有机质的降解及生物气化产生明显促进作用。     

青藏高原地区准好氧填埋单元试验研究

为研究准好氧填埋技术在海拔高、空气稀薄、气温低、昼夜温差大、蒸发强、降雨少的青藏高原地区的适用性,在青藏高原不冻泉地区开展了为期14个月的准好氧填埋单元试验研究.试验结果表明,准好氧填埋单元的渗滤液COD浓度由3307 mg/L降低到403 mg/L,氨氮由135.4 mg/L降低到0.04 mg/L,渗滤液量大幅减少.研究为青藏高原地区提供了一种垃圾处理方式.     

渗滤液回流对不同填埋结构甲烷变化规律的影响研究

建立了大型模拟填埋试验装置,研究了渗滤液回流对不同填埋结构甲烷变化规律的影响.每周对填埋气体中甲烷浓度进行监测.结果表明:厌氧填埋中回流操作使甲烷浓度峰值提前了147 d,峰值为59.6%(体积分数,下同);准好氧填埋中回流操作使甲烷浓度峰值提前259 d,峰值为44.7%.回流操作使甲烷产气高峰提前,增加产气量,加快填埋垃圾稳定,减轻渗滤液污染.厌氧填埋中进行回流操作有利于甲烷的回收利用;准好氧填埋结构可有效减少甲烷的排放,减小对环境的危害.稳定期的垃圾填埋体进行回流产生一定的甲烷,但浓度较低,最高仅26.0%,没有利用价值.     

不同温度对SBBR同步短程硝化反硝化处理炼油催化剂废水的影响

采用SBBR在溶解氧1.0 mg/L条件下考察了不同温度对实际炼油催化剂废水脱氮系统效能的影响.结果表明,SBBR容积负荷及同步硝化反硝化(SND)三氮去除率与进水氨氮浓度正相关.不同进水浓度下,反应器SND三氮去除率最高可达40％左右.33、30及28℃条件下,反应器亚硝积累率均可稳定保持在90％以上.不同温度下短程硝化反硝化pH值及ORP变化趋势基本一致,结合在线监控pH值及ORP变化规律调控反应时间,最大限度保证短程硝化的稳定性.     

批量反应器中碱法生物脱硫运行参数的优化

针对碱法生物脱硫过程中硫化物氧化产物难以控制的问题,在1个批量反应器中,依次研究了碱法生物脱硫效果受硫化物浓度、盐度、ORP、DO、温度等参数的影响。结果表明:反应器内脱硫过程从硫化物浓度为500 mg·L~(-1)开始,脱硫反应可分为迅速下降、停滞和低速下降3个过程;在迅速下降过程中,53 min内,硫化物浓度迅速降至约320 mg·L~(-1),pH从7.0上升至8.6;停滞过程中,硫化物浓度在320～280 mg·L~(-1)停留了约80 min,pH缓慢降低;在低速下降过程中,硫化物浓度以较低速度均匀地下降至10 mg·L~(-1)以下,硫化物去除率低,pH降至7.0以下。在迅速下降过程中,脱硫效率最大,主要氧化产物为单质S, ORP值在-400 mV保持不变。在盐度不高于3.5%、温度为30℃、DO浓度为2 mg·L~(-1)时,ORP值为-400 mV,可控制脱硫反应一直保持在迅速下降过程中,可以实现高效脱硫。     

微波诱导AC/Cu、AC/Fe催化非均相Fenton 反应催化降解垃圾渗滤液

采用活性炭载体负载Cu、Fe为催化剂,在微波诱导作用下,对垃圾渗滤液污染物进行降解。实验结果表明,活性炭负载金属前经适当浓度硝酸浸泡处理后,催化剂对COD去除率提高可超过15%,过高硝酸盐浓度对COD去除有不利影响;催化剂对COD去除率随Cu、Fe金属负载量增加呈先增加后降低的趋势,催化剂对Cu、Fe的最佳负载量分别为质量百分比2.11%和1.12%。对于AC-Cu体系,在初始pH=3,H2O2投加量为4.98×103mg/L,催化剂用量为5.0×103mg/L,420 W功率下微波辐射10 min时,垃圾渗滤液COD去除率可达到84.13%;对于AC-Fe体系,当H2O2投加量为0.33×103mg/L,催化剂AC-Fe用量为2.0×104mg/L,420 W功率下微波作用10 min时,垃圾渗滤液COD去除率为60.16%。分析2种催化剂对COD去除差异的原因,可能是催化剂AC-Cu表面单分子分布的阈值比AC-Fe高。降解液的pH值对AC-Cu体系、AC-Fe体系COD去除影响存在拐点,最高COD去除率点对应的降解液pH值为3。微波辐射功率较低时,体系COD去除率随辐射功率增加而增加;辐射功率较高时,高温下垃圾渗滤液中有机硫化物分解成小分子硫化物,对催化剂活性存在一定抑制作用。     

超声波-膜生物法联合处理垃圾焚烧厂渗滤液

采用超声波-膜生物法(MBR)联合处理垃圾渗滤液,探讨了超声波辐射时间和MBR的水力负荷对COD、NH3-N和TP去除的影响。结果表明,(1)超声波单独处理时,超声波辐射时间在30～90 s时,COD、NH3-N最大增加率分别34.31%、3.36%,而对TP的去除没有影响;(2)超声波-膜生物(MBR)联合处理时,超声波辐射时间为300 s,MBR的水力负荷为6.4 L/(m2.d)时,COD、NH3-N和TP的最佳去除率分别为92.20%、80.10%和91.12%;MBR的水力负荷为12.8 L/(m2.d),超声波辐射时间在5～20 min时,COD、NH3-N的最佳去除率分别为92.34%、79.93%,TP的浓度低于0.2 mg/L;MBR反应时间为7 h,超声波辐射时间为5～20 min,与未进行超声波辐射处理(超声波辐射时间为0 min)相比,COD、NH3-N的去除率增加了11.37%、15.26%;超声波预处理有助于提高后续MBR对COD、NH3-N的去除作用。     

Fenton氧化降解垃圾渗滤液中COD的动力学研究

对絮凝预处理后的垃圾渗滤液进行Fenton氧化处理。通过微分法对Fenton氧化的反应级数进行求解,确定其反应级数为2,并初步建立了Fenton氧化的动力学模型,即1/c=1/c0+kt,由此建立起来的降解的动力学模型与实验数据相吻合;在4个实验基准条件下———初始COD浓度为960 mg/L、pH值4、H2O2投加量0.4 mol/L、nH2O2/nFe2+3∶1,探讨了其中某一变量对反应速率的影响。实验水样为絮凝反应出水,进水COD浓度为912～960 mg/L,出水COD浓度为80～112 mg/L,COD去除率在87%～92%之间,表明Fenton试剂能够有效地处理垃圾渗滤液。     

垃圾渗滤液处理工艺运行参数优化与技术比较

垃圾渗滤液是公认的一种成分复杂且难以处理的高浓度有机废水,笔者在北京市海淀区六里屯垃圾填埋场通过2007—2010年垃圾渗滤液处理的工程实践,以COD和氨氮的去除率为指标,研究了不同的垃圾渗滤液处理工艺组合,以及不同运行参数条件下对垃圾渗滤液的处理效果。结果表明,在中温UASB和A/O的平均水力停留时间(HRT)缩短1/3的情况下,通过改进A/O段曝气方式,优化系统的pH、DO等运行参数,用MBR替代絮凝工艺,使整个组合工艺对COD的年平均去除率达到了94.3%,氨氮的去除率维持在99.5%以上,出水氨氮稳定在10 mg/L以内,而改造前的COD与氨氮的年平均去除率仅为82.2%与55.3%。与改造前的UASB+A/O+絮凝工艺组合相比,改造后的UASB+A/O+MBR工艺组合具有更高的污染物去除能力、更好的抗缓冲性和稳定性。     

混凝+芬顿法对中晚期垃圾渗滤液色度去除

垃圾渗滤液经一般生化处理后色度很大。对混凝和芬顿法结合深度处理垃圾渗滤液对色度去除进行了研究。混凝段通过中心复合设计(简称CCD)和响应面方法(简称RSM)分析了混凝的色度去除率的响应特征,建立了实际因素的最终方程模型:Y(色度去除率,%)=-553.40+73.74A+229.06B+0.38AB-34.16A2-22.67B2,(Y、A、B分别代表色度去除率、投加量和pH)并对絮凝条件进行优化,得到混凝反应的最佳优化条件:投加量1.11 g/L,pH 5.06,及在此条件下的去除率67.2%。在芬顿段,将芬顿反应对水中亲水性有机物相对含量(UV254)与对色度的去除特征相结合进行了研究,证明色度的去除跟该类有机物的去除有关,色度去除率最优值条件选择为H2O2/COD=1.0,Fe2+/H2O2=0.35∶1,而初始pH=2.5时对色度的去除达到99%以上。整个工艺出水可达到达标排放标(GB16889-2008)。     

城市生活垃圾半好氧生物反应器填埋技术试验研究

对城市生活垃圾半好氧生物反应器填埋技术与传统垃圾填埋技术进行了对比试验,由试验结果可知,半好氧生物反应器填埋技术可缩短填埋垃圾产酸时间,净化渗滤液,加速填埋垃圾稳定化进程.城市生活垃圾半好氧生物反应器填埋技术是中国中小城市垃圾填埋处理的发展方向.