不同生物覆盖层厚度对甲烷氧化的影响研究

利用和强化垃圾填埋场生物覆盖层的甲烷氧化能力是控制垃圾填埋场温室气体排放的一种经济和有效的手段。以陶粒和堆肥复合基质生物覆盖层为研究对象,采用实验室模拟柱试验方法对不同厚度(30～80 cm)生物覆盖层的甲烷氧化行为进行为期4个月的研究。试验结果表明,不同厚度生物覆盖层的甲烷氧化速率以30 cm厚度最佳;生物覆盖层氧气的空间分布与柱中甲烷氧化活动有显著的交互影响;以碳同位素(δ13C)测得80 cm生物覆盖层中甲烷的氧化率为41.73%。     

利用生物过滤器处理煤矿乏风瓦斯的研究进展

煤矿甲烷是温室气体的一个重要来源,其中乏风瓦斯占煤矿甲烷排量的70%,因而开发利用乏风瓦斯成为一个重要的课题。乏风瓦斯具有排量大、浓度低且性质不稳定等特征,难以用常规的热化学方法进行利用。甲烷氧化菌能利用低浓度甲烷生长,因而在环境生物技术中应用广泛。利用甲烷氧化菌对煤矿乏风瓦斯进行生物过滤净化处理,具有投资运行成本低、反应条件温和、无二次污染等优点,因而成为最有应用前景的一种技术。介绍了生物过滤器处理乏风瓦斯的研究进展,阐述了空床停留时间、填料、温度、湿度、pH和营养物浓度等因素对生物过滤器性能的影响。     

垃圾填埋场生物覆盖材料筛选及甲烷减排

通过模拟柱实验研究了消化污泥、矿化垃圾和黏土作为垃圾填埋场生物覆盖材料的甲烷氧化能力。3种材料的甲烷日氧化率平均值、总氧化率和氧化速率V(CH4)分别是:消化污泥10.27%、75.82%、1.76 mmol/(kg·d);矿化垃圾11.05%、75.61%、2.04 mmol/(kg·d);黏土9.05%、68.15%、1.33 mmol/(kg·d),消化污泥和矿化垃圾对甲烷的氧化能力均大于黏土。进一步探讨了消化污泥中添加粉煤灰、建筑垃圾和黏土进行改性后对甲烷的氧化能力,考察了改性污泥的渗透系数和抗压强度。结果表明:粉煤灰对消化污泥的改性效果最好,其日氧化率平均值、总氧化率和V(CH4)分别达到17.27%、92.37%和2.35 mmol/(kg·d),粉煤灰与消化污泥以1∶1～1.5∶1混配后可满足填埋场对覆盖材料渗透系数和抗压强度的要求。     

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.     

渗滤液耦合矿化垃圾制备甲烷氧化菌菌液

利用甲烷氧化菌菌液增加材料中甲烷氧化菌的数量,可以得到高甲烷氧化率的填埋场甲烷生物氧化覆盖材料。研究发现,渗滤液原水和渗滤液处理尾水均能促进甲烷氧化菌的生长,可利用渗滤液耦合矿化垃圾混合培养制备甲烷氧化菌菌液用于填埋场甲烷减排。填埋龄长的渗滤液原水有着较好的培养效果,得到的菌液在4 d内最高甲烷氧化速率达到2.68 mL/h,超过甲烷氧化菌培养液(nitrate minimal salt medium,NMS)的实验结果。渗滤液中总氮、无机碳、总有机碳和Ni元素的含量对甲烷氧化菌的培养过程影响较大,适用于甲烷氧化培养的渗滤液应满足:总氮1 400 mg/L,总有机碳55 mg/L,Ni元素0.4 mg/L,总磷含量较高。     

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.     

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。     

垃圾填埋场甲烷氧化菌及甲烷通量的研究

采用静态箱法、滚管计数法和气相色谱法,对6个不同封场时间填埋区的甲烷通量、覆土层甲烷氧化菌数量和甲烷氧化速率的变化趋势进行了测定,并分析了它们与封场时间、植被覆盖率等因素之间的相关性。结果发现6个填埋区甲烷通量的变化范围在-0.34～5.31 mg/(m2.h)之间;覆土层甲烷氧化菌的数量范围为3.10×107～20.77×107 cfu/g干土,甲烷氧化速率在1.65×10-8～4.34×10-8mol/(h.g)之间。覆土层甲烷氧化菌的数量与甲烷氧化速率呈正相关,但前者并不是后者的决定性因素;甲烷通量高时可刺激甲烷氧化菌数量及氧化速率的提高,且三者均与封场时间呈显著负相关,与植被覆盖率呈负相关;当含水率大于15%时,随着覆土层含水率的增加,甲烷氧化速率呈下降趋势;覆土pH、有机质和铵态氮与甲烷氧化速率等无明显相关性。提高覆土层的甲烷氧化速率可有效减少垃圾填埋场的甲烷排放。     

生物接触氧化处理渗滤液有机物的动力学模型研究

以重庆黑石子垃圾填埋场渗滤液生物接触氧化工艺为依托,针对其处理效果的局限性,设计了强化预处理-生物接触氧化反应器,并进行生物接触氧化反应器试验及其有机物降解动力学模型研究,旨在优化运行参数,提高渗滤液处理效果.结果表明,改进后系统比原工艺处理效果好,COD、NH4 -N、TN平均去除率分别达到95.83%、97.60%、85.60%;出水水质得到大幅度提高,出水COD、NH4 -N、TN平均质量浓度分别为235、35、199 mg/L.对生物接触氧化反应器内垃圾渗滤液有机物降解生化反应过程进行量化研究,得到微生物生长动力学模型为1/θc=0.918 7q-0.002 5;根据生物接触氧化反应器内基质消耗过程的物料平衡,得到生物接触氧化反应器处理垃圾渗滤液有机物生物降解的动力学模型为q=1.09S/(10 230 S).试验结果为生物接触氧化反应器的优化控制、设计与放大提供了参考依据.     

生物脱氮与甲烷化耦合的EGSB-BAF工艺模拟

以活性污泥3号模型(ASM3)为平台,通过引入厌氧氨氧化和甲烷化过程、以2步硝化-反硝化取代1步硝化-反硝化过程以及区分硝酸盐和亚硝酸盐条件下的内源呼吸过程,建立了同时具有甲烷化、厌氧氨氧化和2步硝化反硝化功能的EGSB-BAF工艺模型.该模型包括5种微生物、28个生物过程,同时考虑了温度、pH值和抑制性物质对生物过程的影响.以实验室EGSB-BAF集成工艺的实验数据,结合灵敏度分析对部分模型参数进行了校核.采用校核后的模型对集成工艺EGSB段和BAF段出水的COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度进行模拟,结果表明,EGSB段和BAF段的出水中COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度的模拟值与实测值的误差在可接受范围内.表明模型能够描述工艺的主要生物反应过程,可以作为指导工艺研究、设计和运行优化的手段.