回灌渗滤液pH和VFA浓度对填埋层初期甲烷化的影响

采用人工配制渗滤液回灌模拟填埋柱的方法,研究了回灌渗滤液中pH和VFA对填埋层甲烷化的影响.实验结果表明,回灌渗滤液酸性条件(pH=6)下,且回灌渗滤液中存在一定量的VFA时,填埋层仍可迅速甲烷化;并且VFA浓度越低,填埋层甲烷化过程稳定时间越短.回灌渗滤液pH为7时,保证填埋层仍能快速进入甲烷化阶段的最高VFA浓度不应超过4000 mg·L-1(以C计).研究结果表明,生物反应器填埋初期,以回灌为目标的渗滤液预处理工艺的出水水质要求可适当降低,这既有利于控制渗滤液预处理的成本,也可避免预处理后渗滤液中有机酸浓度过低,导致填埋层可转化为甲烷的有机碳过量流失.     

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.     

厌氧分步生物反应器系统处理城市生活垃圾的试验研究

以生活垃圾中COD溶出量为研究参数,试验研究了厌氧分步生物反应器系统和渗滤液直接回灌填埋场中的有机物降解规律与产甲烷特征.结果表明:厌氧分步生物反应器系统可显著促进生活垃圾及渗滤液中有机污染物的降解,加速填埋垃圾稳定化,其COD溶出总量与填埋时间的对数呈极显著的线性相关性.厌氧分步生物反应器中产甲烷反应器的产气量占总产气量的80%,甲烷含量55%～69%,较适容积COD负荷为6.5～7.5g/(L·d).     

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。     

UBF两相生物反应器对渗滤液水质的稳定化作用

为解决渗滤液直接回灌型垃圾填埋反应器(R1)的酸化问题,利用厌氧污泥复合床(UBF)和卫生填埋反应器组合为垃圾两相厌氧消化系统(R2)对垃圾降解。结果表明,与渗滤液直接回灌的R1生物反应器系统相比,UBF型两相厌氧生物反应器系统对渗滤液中有机物质的去除率更高,COD降至24600mg/L,NH3-N浓度保持在1130mg/L,pH值始终维持在7.26,为垃圾渗滤液的后续处理工艺提供了方便。此外,UBF型两相厌氧生物反应器产气性能更好,累积产气量是R1的3.06倍。     

不同渗滤液循环方式对填埋层甲烷产生的影响

通过填埋模拟柱 ,实验室研究了以我国大城市生活垃圾组成为依据的新鲜垃圾填埋层在不同渗滤液循环方式条件下甲烷产生的规律 .渗滤液循环方式包括 :原液循环、好氧预处理 (SBR)后循环、与陈垃圾出水混合后循环 .结果表明 :新鲜垃圾填埋层初期渗滤液COD、VFA浓度高 ,原液循环导致有机酸的积累 ,抑制了甲烷化进程 ;初期渗滤液经预处理控制一定COD、VFA浓度后循环 ,能够显著地缩短产甲烷滞后时间、加速甲烷化进程 ;当填埋层进入稳定的甲烷化阶段后 ,渗滤液循环才能有效地降解渗滤液中的有机污染 ,近 10 0 %地转化为填埋气体.     

渗滤液回灌负荷对填埋场垃圾产气效能的影响

以4座有效垃圾量均为30t的模拟厌氧生物反应器填埋柱(R1～R4),每周分别回灌1.6,0.8,0.2m³的渗滤液和0.1m³清水,对比分析渗滤液回灌负荷对垃圾产气效能及稳定化进程的影响.结果表明,回灌比例最大(5.3%)的实验柱R1在回灌5周后开始大量产气,比R2～R4分别提前了7～13周;且垃圾产气速率与系统进水COD、VFA等污染负荷的变化存在正相关关系.回灌至第50周时,R1柱内垃圾更趋于稳定,TOC和COD的累积气相转化率分别为28.96%和14.57%,这表明部分有机质在回灌早期随液相流失,减少了垃圾产气潜能.因此,为提高生物反应器填埋场的垃圾产气效能,应根据垃圾稳定化的不同阶段适时地调整回灌方案.     

生物反应器填埋场系统中城市生活垃圾原位脱氮研究

采用填埋垃圾上层间歇曝气充氧或渗滤液回流前经好氧、硝化反应器处理的方式,营造生物反应器填埋场系统内生物脱氮环境,研究了其中生活垃圾原位脱氮的性能.结果表明,在填埋垃圾稳定化过程中,88%以上的含氮化合物以渗滤液的形式溶出.填埋垃圾上层间歇曝气充氧或渗滤液经好氧、硝化反应器处理后回流的生物反应器填埋场系统对渗滤液总氮的处理效果较好,实验结束时,渗滤液总氮量仅为对照填埋场的28.7%和14.3%.     

EGSB反应器在微氧条件下的运行特性

对EGSB反应器在微氧和厌氧条件下的运行特性进行了对比实验研究,分析了EGSB反应器在微氧条件下高效稳定运行的可行性.研究结果表明,适量氧的加入提高了EGSB反应器的COD去除率,明显降低了出水VFA浓度对于427 mg·L-1、869 mg·L-1、1796 mg·L-1、3123mg·L-1的进水COD浓度,与厌氧时相比,微氧时COD去除率的增幅和出水VFA浓度的降幅分别为4.0%、4 2%、3.9%、1.1%和43%、40%、46%、18%;适量氧的加入并没有对甲烷菌产生毒害作用;氧化还原电位是微氧EGSB反应器更为理想的运行控制参数,一般在-380～-400 mV之间;微氧EGSB反应器具有很强的抗pH冲击、负荷冲击和温度冲击能力.     

回灌渗滤液VFA浓度对填埋层甲烷化代谢的影响

处于稳定产甲烷阶段的填埋层具有降解回灌渗滤液有机物的能力,但高浓度渗滤液的主要组分(挥发性脂肪酸(VFA))可能影响填埋层的甲烷化代谢,导致填埋层对回灌渗滤液有机物降解效率恶化.采用实验室模拟填埋柱回灌不同ρ(VFA)模拟渗滤液的方法,研究不同VFA负荷对稳定产甲烷阶段填埋层甲烷化代谢的影响.结果表明:稳定产甲烷填埋层具有处理高ρ(VFA-C)渗滤液的能力,其有机碳的转化能力小于1.0 g/(kg·d);当回灌渗滤液中的ρ(VFA-C)大于14.8g/L(有机负荷为2.2 g/(kg·d))时可抑制填埋层的甲烷化代谢,但这种抑制可随着回灌渗滤液中ρ(VFA-C)的降低而得到解除;为保证填埋层内垃圾的降解,应控制回灌渗滤液的有机负荷不超过1.0g/(k·d).      

微好氧水解酸化在石化废水预处理中的应用研究

应用微好氧水解酸化技术对北方某石化污水厂进行了改造,投产后对其进行了跟踪监测.结果表明,在进水COD为490.3~673.2 mg·L-1,水力停留时间(HRT)为24 h以及溶解氧(DO)控制在0.2~0.35 mg·L-1条件下,监测阶段内COD的平均去除率为11.7%,出水和进水相比,BOD5/COD提高了12.4%,UV254值降低了11.2%,挥发性脂肪酸(VFA)浓度升高了23.0%.相对分子质量分布测定和好氧生物降解性试验结果表明:石化废水采用微好氧水解酸化预处理后,小分子有机物(1×103)所占比例由59.5%提高至82.1%,而大分子有机物(100×103)所占比例由31.8%降低到14.0%.经微好氧水解酸化预处理后降解性有显著提高,原水COD经48 h好氧处理可降至102.2 mg·L-1,而微好氧水解酸化出水COD经48 h好氧处理可降解至71.5 mg·L-1.微好氧水解酸化出水的SO2-4浓度[(930.7±60.1)mg·L-1]高于进水[(854.3±41.5)mg·L-1],表明微好氧环境对硫酸盐还原菌(SRB)有抑制作用.由于硫酸盐的还原受到抑制,减少有毒和恶臭类气体产生,改善了周围环境.     

城市污水管网中不同生化作用的基质流向

为研究城市污水管网中有机污染物在生物代谢反应过程中的利用机制,通过运行以实际管网沉积物为底物和以人工配置沉积物为底物的不同模拟条件下的污水管网中试系统,对比分析了管网中污水与沉积物之间COD、甲烷、硝态氮和硫酸根的迁移转化特性.结果表明,污水在模拟管网中流动一周期内,污水中COD的总变化量为170.58 mg·L~(-1),其中,由沉积作用导致COD的变化量为101.53 mg·L~(-1),由生化作用导致COD的变化量为69.05 mg·L~(-1).同时,在微生物的代谢作用下,管网甲烷产量为7.39 mg·L~(-1);污水中硝态氮减少量为0.33 mg·L~(-1);硫酸根减少量为21.35 mg·L~(-1),依据公式推算,在污水管网运行过程中,发酵产甲烷过程消耗的COD为32.51 mg·L~(-1);反硝化作用消耗的COD为8.04 mg·L~(-1);硫酸盐还原菌还原硫酸盐消耗的COD为6.41 mg·L~(-1).由此可知,沉积作用导致的COD变化量占COD总变化量的65.38%;生化作用导致的COD变化量占COD总变化量的34.62%,而发酵产甲烷、反硝化作用和硫酸盐还原菌还原硫酸盐这三项生化代谢作用消耗的COD共占生化作用降解COD的68.01%,该结果表明,沉积作用是污水管网中有机污染物去除的主要方式,而发酵产甲烷、反硝化作用和硫酸盐还原菌还原硫酸根是管网中生化作用去除有机污染物的重要过程.     

城市生活垃圾集装箱转运过程中污染物产生状况研究

以上海市某生活垃圾中转站垃圾集装箱为研究对象,分析了1 a不同季节中转站集装箱内垃圾二次污染物的产生和变化规律.结果表明,集装箱内产生的主要气体指标中,H2S的变化范围为0.3~10.3 mg·m-3;CH4的变化范围为0.02%~2.97%;NH3的变化范围为0.7~4.5 mg·m-3,浓度峰值都出现在夏季.产生的渗滤液水质指标中,pH值在5.4~6.3之间变化,呈现酸性;SS在9 120~32 475 mg·L-1之间变化,波动较大;有机物COD的变化范围为41 633~84 060 mg·L-1,BOD5在18 116~34 130 mg·L-1之间变化,呈现出冬季高于夏季的特点;氨氮和总磷的变化范围分别为537~1 222 mg·L-1和17.98~296 mg·L-1之间,季节变化不明显.极端温度特别是夏季高温对箱体内气体污染物的产生影响明显,警示夏季要谨防在高温暴露和过长的停留时间,以防止易燃易爆气体和其他污染物的大量产生.     

基质COD浓度对单室微生物电解池产甲烷的影响

单室微生物电解池(microbial electrolysis cells,MEC)产甲烷过程中,底物COD浓度可同时影响阳极和阴极微生物的活性.为了探究COD浓度的影响,构建生物阴极型单室MEC,比较COD为700、1 000、1 350 mg·L-1情形下产甲烷速率和COD去除量随外加电压的变化规律,并计算MEC的能量效益.结果表明,随着COD的增加,产甲烷速率和COD去除量均呈增大趋势.随着外加电压的升高(0.3~0.7 V),低COD条件下MEC的产甲烷速率呈增大趋势,而在中、高COD条件下,产甲烷速率随着外加电压的升高先增大后减小;COD去除量的变化规律与产甲烷速率一致.当外加电压为0.5 V时,阴极电势降至最低值(-0.694±0.001)V,有利于产甲烷菌的富集,从而获得最高的产甲烷速率和能量回收率(约42.8%).COD浓度1 000mg·L-1和外加电压0.5 V时,MEC可获得最大的能量收益0.44 k J±0.09 k J(约1 450 k J·m-3).最终结果表明,MEC可利用低浓度COD废水生产甲烷,并且可获得正的能量效益,这为废水中化学能量的回收利用提供了新的研究思路.     

间歇梯度曝气下缩短SRT强化短程SNEDPR系统脱氮除磷

为了探究间歇梯度曝气下污泥龄对氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）的影响,研究短程硝化内源反硝化除磷系统对于处理低C/N比生活污水的优势作用,本文采用SBR反应器培养好氧颗粒污泥,实验进水采用实际生活污水.结果表明,在SRT由50 d逐渐降低至30 d过程中,比氨氧化速率由3.16 mg·（g·h）^-1增加至4.38 mg·（g·h）^-1,比亚硝酸盐氧化速率由3.4 mg·（g·h）^-1降为1.8 mg·（g·h）^-1左右,可知NOB活性降低约44%,从而使系统实现了短程硝化.当SRT为30 d时,由典型周期实验可知亚硝酸盐最大积累量可达6.93mg·L^-1.由于系统中污泥浓度随SRT的减少而略有降低,因此在反应进行至40 d左右时根据DO曲线采取降低曝气量的策略,最终SRT为30 d时系统出水COD浓度为40.76 mg·L^-1,TN浓度为12.4 mg·L^-1,TP浓度为0.31 mg·L^-1,强化了系统中C、N和P的同步去除,最终得到了稳定运行的短程硝化内源反硝化除磷系统.同时好氧颗粒污泥EPS含量与SRT呈现负相关性,蛋白质含量由污泥龄为50 d的66.7 mg·g^-1升为30 d的95.1mg·g^-1,多糖保持在12.1~17.2 mg·g^-1的范围内,说明SRT的降低对蛋白质含量的影响较多糖大,当SRT为30 d时,PN/PS值保持在6.2左右,好氧颗粒污泥在该条件下仍能保持较好的结构稳定性.     

GAC-O3/H2O2体系去除准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物的研究

为了降低准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物浓度和提高体系可生化性,构建了GAC(粒状活性炭)-O_3/H_2O_2体系催化降解矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物.同时,考察了体系O_3、GAC和H_2O_2投加量、初始pH值对GAC-O_3/H_2O_2体系处理渗滤液尾水的影响,并使用分子量分布、紫外-可见光谱和三维荧光光谱解析了难降解有机物在GAC-O_3/H_2O_2体系的转化机制.结果表明:在GAC投加量为10 g·L-1,O_3投加量为32.16 mg·min-1,H_2O_2投加量为3 m L·L-1,初始pH值为5的条件下,反应20 min后,其渗滤液尾水的COD和UV245分别从700.08 mg·L~(-1)和0.488下降到393.85 mg·L~(-1)和0.244,COD和UV254的去除率分别为43.80%和50.00%.经GAC-O_3/H_2O_2体系处理后,得益于含芳香环有机物的有效降解,渗滤液尾水中大分子有机物(大于50 k Da)明显减少,分子量小于1 k Da的有机物比例增多.与此同时,紫外区类富里酸荧光区及可见光区类富里酸荧光区峰值也大幅降低,其去除率分别为70.20%和58.69%,B/C从0.04增加到0.35,这也使得废水可生化性大幅提高.     

厌氧/好氧SPNDPR系统实现低C/N城市污水同步脱氮除磷的优化运行

为了解同步短程硝化内源反硝化除磷(SPNDPR)系统的脱氮除磷特性,以低C/N城市污水为处理对象,采用延时厌氧(180 min)/好氧运行的SBR反应器,通过联合调控曝气量和好氧时间,考察了该系统启动与优化运行特性.结果表明,当系统好氧段曝气量为0. 8 L·min~(-1),好氧时间为150 min时,出水PO_4~(3-)-P浓度约为1. 5 mg·L~(-1)左右,出水NH_4~+-N和NO_3~--N浓度由10. 28 mg·L~(-1)和8. 14 mg·L~(-1)逐渐降低至0 mg·L~(-1)和2. 27 mg·L~(-1),出水NO_2~--N浓度逐渐升高至1. 81 mg·L~(-1);当曝气量提高至1. 0 L·min~(-1)且好氧时间缩短至120min后,系统除磷、短程硝化性能逐渐增强,但总氮(TN)去除性能先降低后逐渐升高,最终出水PO_4~(3-)-P、NH_4~+-N分别稳定低于0. 5 mg·L~(-1)和1. 0 mg·L~(-1),好氧段亚硝积累率和SND率分别达98. 65%和44. 20%,TN去除率达79. 78%. SPNDPR系统内好氧段好氧吸磷、反硝化除磷、短程硝化、内源反硝化同时进行保证了低C/N污水的同步脱氮除磷.     

间歇曝气连续流反应器同步硝化反硝化除磷

采用连续流反应器处理生活污水,保持厌氧段格室为3格,将缺氧段格室从2格减少至0格,好氧段格室由5格逐渐增加至7格,Run1时对好氧段格室采用连续曝气,Run2～Run4时采用间歇曝气.曝/停比分别为:40 min/20 min、40 min/30min、40 min/40 min,硝化液回流比从150%逐渐减少至0%. Run4时,平均进水COD、NH+4-N、TN、PO_4~(3-)-P浓度分别为259. 34、60. 26、64. 42、6. 10 mg·L-1,出水COD、NH+4-N、TN、PO_4~(3-)-P分别为26. 40、1. 03、5. 84、0. 30 mg·L-1.反应器对氮素的去除量从Run1时的192. 30 mg·h-1逐渐增加至Run4时的244. 00 mg·h-1,相应地去除率从65. 40%逐渐增大至95. 30%;从Run1～Run4,反硝化聚磷菌和聚磷菌的活性分别从36. 05%和38. 20%增大至140. 50%和133. 40%;通过间歇曝气在连续流反应器中实现了同步硝化反硝化除磷脱氮,为污水处理厂提标改造提供参考.     

反硝化-短程硝化-厌氧氨氧化工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能

本研究在一体式分区反应器中接种成熟的厌氧氨氧化污泥和亚硝化污泥,通过与反硝化反应器串联,研究了前置反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮除碳性能.结果表明,未串联反硝化之前,短程硝化-厌氧氨氧化反应器在进水氨氮浓度为600 mg·L~(-1),COD浓度483 mg·L~(-1)时,总氮去除速率(NRR)可达1.88 kg·(m3·d)-1,总氮去除率(NRE)可达90.3%;而在进水COD浓度483 mg·L~(-1),即C/N0.8时,短程硝化-厌氧氨氧化反应器的NRR下降至1.50 kg·(m3·d)-1.通过前置反硝化反应器可以迅速缓解有机物对厌氧氨氧化的不利影响;反硝化与短程硝化-厌氧氨氧化串联反应器在进水NH+4-N浓度为1 100 mg·L~(-1),COD浓度1 150 mg·L~(-1)时,仍可稳定高效运行,整体NRR可达1.37kg·(m3·d)-1,厌氧区NRRana高达15.6 kg·(m3·d)-1,平均NRE可达98.6%,在仅利用原水中有机碳源的情况下实现了垃圾渗滤液的高效深度脱氮.此工艺晚期处理垃圾渗滤液可去除大部分易生物降解有机物.     

回灌频率对联合型生物反应器填埋场的影响研究

为解决厌氧型生物反应器填埋场中氨氮积累问题,加速填埋场的稳定化进程,将厌氧生物反应器填埋场和准好氧矿化垃圾反应床串联。实验设置了1个厌氧型生物反应器填埋场(ANBL1#)作为参照组,2个厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场(AN-SABL2#、AN-SABL 3#)作为对照组,以研究不同回灌频率下AN-SABL的稳定化规律。研究结果表明:AN-SABL2#、AN-SABL3#可缩短酸化时间,渗滤液的pH值分别在94周、98周升至大于7,而ANBL1#渗滤液的pH值直至100周仍小于7。AN-SABL系统可有效降解渗滤液COD浓度,实验进行到100周左右时,AN-SABL2#、AN-SABL3#系统中厌氧柱D2、D3柱COD浓度仅为ANBL1#系统中厌氧柱D1柱的40.63%、12.5%,而准好氧柱对渗滤液COD的去除率大部分在95%以上。AN-SABL系统能缓解厌氧型生物反应器填埋场中氨氮积累问题,这主要依靠矿化垃圾床良好的生物脱氮作用,厌氧柱D1、D2、D3中NH3-N含量总体趋势为:NH3-ND1>NH3-ND3,NH3-ND1>NH3-ND2,准好氧d2、d3柱氨氮去除率均在90%以上,且厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场(AN-SABL)在实验产酸阶段低回灌频率(3 d/次)对氨氮的去除有利,而后期高回灌频率(1 d/次)更有利。