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).      

上层曝气式生物反应器填埋工艺特性的研究

通过实验室模拟填埋柱,将厌氧生物反应器与上层曝气式生物反应器进行对比研究,以探究好氧预处理-厌氧运行方式下生物反应器内固体垃圾、渗滤液性质以及填埋气回收率的变化特征.结果表明,厌氧生物反应器A1受酸抑制影响,实验过程中几乎无甲烷气体产生,垃圾层沉降高度5.4 cm,且主要归结于垃圾自身重力下的压实作用,渗滤液COD、VFA浓度高达70 000 mg·L-1和30000 mg·L-1,尚未出现降低趋势.好氧预处理则有效缓解了填埋柱内酸抑制现象,垃圾降解速度明显加快,产甲烷环境于曝气60 d内建立.至反应器运行结束,垃圾层沉降高度11.5 cm,渗滤液COD、VFA浓度分别降低至14000mg·L-1和8900 mg·L-1,甲烷累积产量61976 mL,回收利用率高达95%以上.然而,上层曝气式生物反应器操作模式相对比较复杂,其反应器运行效果还受到回灌操作和曝气条件等多方面因素的影响和制约.因此,需调节渗滤液回灌操作与曝气条件以实现反应器的高效运行.     

序批式生物反应器填埋场特性的研究

序批式生物反应器填埋场是近年来发展较快的生物反应器填埋场之一。文中通过模拟试验探讨了序批式生物反应器填埋场在不同操作条件下的产甲烷情况、COD、pH值的变化趋势及填埋场的沉降情况。实验证明通过交叉回灌,新垃圾中产生的渗滤液中的有机物可以在老填埋区得到降解,而老填埋区成熟的产甲烷菌在引入到新填埋区后,加快了新垃圾的降解,缩短了降解时间,使填埋区可以快速地进入成熟期,加速了填埋场的稳定。     

生物反应器填埋条件下垃圾生物质组分的初期降解规律

在经甲烷化填埋层渗滤后的渗滤液循环回灌的新鲜垃圾填埋层内,以生物质分类表征为基础,分析了新鲜垃圾填埋层内固相各生物质组分（总糖、蛋白质、脂肪、纤维素和木质素）的初期降解规律.结果表明,垃圾中原有总糖组分和蛋白质的快速水解发酵是新鲜垃圾填埋后产生高有机质浓度渗滤液的主要机制;脂肪和纤维素的降解产物不是填埋初期高有机质浓度渗滤液的主要来源;纤维素是填埋层稳定产甲烷阶段的主要碳源,其水解速率可能是甲烷化过程的限速步骤;纤维素/木质素之质量比可作为指示填埋垃圾稳定化的指标.各生物质组分的初期降解速率常数均在0.01至0.1之间,而填埋气体中甲烷体积分数在60d内达到45%.食品垃圾组分富集的生活垃圾,应用生物反应器填埋技术时,必须具备足够的降解容量以代谢填埋初期固相中总糖和蛋白质快速水解产生的酸性液相产物.     

序批式生物反应器填埋场特性的研究

序批式生物反应器填埋场是近年来发展较快的生物反应器填埋场之一。文中通过模拟试验探讨了序批式生物反应器填埋场在不同操作条件下的产甲烷情况、COD、pH值的变化趋势及填埋场的沉降情况。实验证明通过交叉回灌，新垃圾中产生的渗滤液中的有机物可以在老填埋区得到降解，而老填埋区成熟的产甲烷菌在引入到新填埋区后，加快了新垃圾的降解，缩短了降解时间，使填埋区可以快速地进入成熟期，加速了填埋场的稳定。     

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).     

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.     

生物反应器填埋场中邻苯二甲酸二丁酯的迁移转化

基于填埋垃圾和渗滤液这一整体系统,以传统卫生填埋场(CL)为对照,研究了模拟回灌型生物反应器填埋场(RL)和两相型生物反应器填埋场(BL)中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的迁移转化特征.结果表明,实际垃圾填埋的CL、RL和BL垃圾及渗滤液均检测到DBP,其中垃圾中DBP的初始含量约为18.5μg.g-1.各填埋场的稳定化进程顺序为BL>RL>CL,稳定化进程影响着DBP在垃圾中的降解行为,相比于填埋场产酸期,填埋场产甲烷期时的环境条件更有利于DBP的降解.至实验结束(310 d),CL、RL和BL垃圾沉降率分别为7.0%、11.9%和24.3%,垃圾中DBP的残留含量分别约为2.1、1.3和0.8μg.g-1,DBP去除率分别约为89.5%、93.9%和96.6%.DBP残留总量变化符合指数衰减模型,实验后期不同运行工艺的填埋场中DBP残留总量差异显著,渗滤液回流明显加速了DBP的生物降解,而产甲烷反应器的引入更能促进DBP在填埋场中的去除.     

填埋垃圾渗透系数的研究进展

填埋是我国城市生活垃圾的主要处理方式,我国南方填埋场普遍面临的一个问题是渗滤液水位较高。垃圾渗透系数不仅在控制渗滤液水位技术方面有重要作用,且影响填埋气的排出及回收利用率。总结了垃圾渗透系数影响因素和调节方法方面的研究,得出影响因素包括垃圾密度、垃圾组分、降解程度、压实程度等,调节方法则有改变影响因素和加入惰性材料两种。在此基础上对填埋场控制渗滤液水位的工程技术手段和提高填埋体回收利用率的途径提出了新建议。     

碱渣与生活垃圾混合填埋的实验研究

以碱渣(白泥)和生活垃圾按不同比例混合填埋,模拟真实垃圾填埋场的垃圾降解条件,进行垃圾降解实验以探索白泥存在对垃圾填埋场垃圾降解过程的影响。通过21周的室内模拟实验,垃圾填埋时填加白泥可以提高渗滤液出水的pH值和电导率DS值,降低出水的COD值。得出垃圾填埋时加入适量白泥是经济有效的固体废弃物处理处置方法的结论。     

上下导气系统对生物反应器压实垃圾中渗滤液和填埋气迁移的影响研究

建立了2组实验室模拟填埋场生物反应器,利用上层和下层同时导排填埋气的方法,研究了填埋气和渗滤液在垃圾体中的产生和迁移情况.并在考虑渗滤液回灌的情况下,设置了C1(渗滤液回灌前加压)、C2(渗滤液回灌后加压)2组对照实验.结果表明,C1在加压后出现短暂的水位雍高现象并在第33 d后消失,而C2一直未出现水位雍高现象,上下同时导气系统能促进渗滤液和填埋气排出,#有效缓解和消除水位雍高.压力促使C1、C2的填埋气由往上迁移转变为往下迁移,C1经历了10 d的填埋气向下迁移准备期,而C2在回灌后填埋气直接往下迁移,回灌会促进孔隙通道打开,有利于气液向下排出.     

北京市某垃圾卫生填埋场堆山及覆盖工程实例

填埋场堆山及覆盖工程是指垃圾从地面向上填埋作业,至设计标高或填埋场停止使用高度的过程。为避免堆体沉降过大对堆体的稳定造成影响,根据勘察报告对垃圾填埋区进行的沉降分析,利用陈腐垃圾对沉降最大区域进行压实、垫高,保证垃圾堆体压实密度大于0.9;为减少渗沥液的产生保证渗沥液、沼气收集及导排系统安全有效的运行,采用基础构建的方式减少填埋作业面,从而减少雨季雨水的渗入;待堆体形成后,通过在堆体顶部及边坡铺设防渗及导排层对渗沥液和沼气进行疏导和收集,降低渗沥液和沼气对堆体稳定以及周边环境造成的影响,并铺设生态恢复层,美化环境。     

调节渗沥液pH回灌对厌氧填埋的影响

通过2组模拟厌氧填埋试验,研究了经过40d模拟降雨后将原渗沥液直接回灌和将原渗沥液pH值调节为7.5后进行回灌对填埋气、渗沥液生化指标、渗沥液生物毒性的影响.结果表明,模拟降雨阶段,垃圾迅速酸化,出流渗沥液pH值迅速降低为5.21.将原渗沥液直接回灌,填埋层内酸化环境进一步恶化.调节渗沥液pH值为7.5后回灌,垃圾迅速进入产CH4阶段,第80d时CH4含量达到64.8%并形成良好的甲烷氛围,同时对有机物也有很好的去除效果,至170d时渗沥液BOD5、COD去除率分别为93.5%、89.1%,但回灌后期出流渗沥液可生化性变差.同时随着回灌的进行,渗沥液的生物毒性大大降低,四膜虫24h半致死渗沥液浓度由0.24%增长为3.27%.     

Comparison between controlled landfill reactor and conditioned landfill bioreactor

Bioreactor landfills allow a more active landfill management that recognizes the biological, chemical and physical processes involved in a landfill environment. The laboratory-scale simulators of landfill reactors treating municipal solid wastes were studied, the effect of solid waste size, leachate recirculation, nutrient balance, pH value, moisture content and temperature on the rate of municipal solid waste (MSW) biodegradation were determined, and it indicated the optimum pH value, moisture content and temperature decomposing MSW. The results of waste biodegradation were compared with that of the leachate-recirculated landfill simulator and conservative sanitary landfill simulator. In the control experiment the antitheses of a decreasing trend of the organic load, measured as biological oxygen demand and chemical oxygen demand, was shown. An obvious enhancement of effective disposal from conservative sanitary landfill (CSL) simulator, to the leachate-recirculated landfill (LRL) simulator and to the conditioned bioreactor landfill(CBL) simulator would be noted, through displaying the compared results of solid waste settlement, heavy, metal concentration in leachate, methane production rate, biogas composition, BOD and COD as well as their ratio.     

污泥停留时间对餐厨垃圾与剩余污泥中温厌氧混合发酵系统的影响

采用连续搅拌釜式反应器(CSTR)成功启动了餐厨垃圾与剩余污泥混合发酵平行系统,重点探究了不同污泥停留时间(SRT)缩减幅度对于餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统的影响.结果表明,较大幅度地缩减SRT( 8. 3 d)提升反应器运行负荷,不利于反应器的稳定运行;随着反应器运行负荷的增加,SRT缩减幅度应逐渐降低(5～0. 9 d),能够取得餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统的高负荷稳定运行.经过282 d的运行,CSTR混合发酵系统能够在SRT为9. 1 d,进料负荷(以COD计)为(12. 9±1. 5) g·(L·d)~(-1)的条件下稳定运行,相应的甲烷产量为3. 94～4. 25 L·(L·d)~(-1),甲烷产率(以COD计)为288～302 m L·g-1,p H和挥发性脂肪酸(VFA,以COD计)分别稳定在7. 80～7. 83和0. 32～0. 39 g·L-1.此外,还探究了高负荷条件下餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵污泥特性,结果表明,餐厨垃圾和剩余污泥混合发酵系统甲烷转化途径以乙酸转化途径为主,具有较高的乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的产甲烷活性和辅酶F420的质量摩尔浓度.     

一体式铝盐絮体-超滤膜净水效能与机制

一体式膜工艺以其占地面积小、污染物去除效率高等优点在水处理工艺中逐渐应用.然而,长期运行后,传统颗粒性吸附剂存在加剧膜表面损伤的风险,同时大多数研究所用吸附剂价格较高,如纳米铁、碳纳米管等.针对上述问题,本文将铝盐混凝剂水解后形成的松散絮体直接注入膜池,基于腐殖酸(HA)和密云水库原水,考察了一体式絮体-超滤膜工艺运行效能及膜污染行为.结果表明,仅HA过膜时,第12 d跨膜压差(transmembrane pressure,TMP)急剧增至76. 4 k Pa,将膜组件取出经自来水清洗膜表面后TMP降为10. 1 k Pa (13 d),表明滤饼层是膜污染的主要形式,并且运行期间HA平均去除率仅为23. 3%.絮体注入频率、曝气强度及溶液pH能显著影响该工艺运行效能,尤其溶液pH.当采用连续投加方式将43. 2mmol·L-1铝盐絮体注入到pH为6. 0、曝气速率为0. 3 L·min-1膜池内时,膜污染程度显著降低,第12 d时TMP仅增长到19. 5 k Pa,清洗之后TMP降为5. 6 k Pa (13 d),此时HA平均去除率提高至61. 2%.此外,密云水库原水实验表明,当原水直接过膜时,TMP也急剧增加,运行12 d时TMP达到38. 0 k Pa,而清洗膜表面后TMP降低至3. 8 k Pa (13 d),滤饼层仍然为主要污染方式,同时有机质平均去除率为7. 5%.在上述最佳工艺条件下(曝气0. 3 L·min-1、溶液pH 6. 0)投加43. 2mmol·L-1铝盐絮体时,TMP增长也极其缓慢,12 d时仅增至6. 1 k Pa,膜表面清洗后TMP降至2. 3 k Pa (13 d),有机质平均去除率高达58. 6%.本研究表明一体式铝盐絮体-超滤膜在水处理中具有潜在的应用价值.     

渗滤液循环对填埋气体产生量影响的实验研究

以上海市生活垃圾组成为依据,通过填埋模拟柱实验研究了不同渗滤液循环方式对新鲜垃圾填埋层填埋气体(LFG)产生的影响.渗滤液循环方式包括:原液循环、厌氧预处理后循环、好氧预处理后循环、原液与陈垃圾柱出水混合后循环.结果表明,原液循环抑制了甲烷化进程,产气速率小,产气期分散.渗滤液经适当预处理后循环均能改善LFG的各项气量指标,表现为产气速率显著提高、产气期集中(本实验条件下约1a);Qt(实际累积产气量)增加,Q有效 Qt值(甲烷浓度大于50%的填埋气体量与实际累积产气量的比值)大于0 80,Qt Qp值(实际累积产气量与计算总产气量的比值)大于0 4.但渗滤液经不同预处理后循环对LFG各项气量指标的优化效果不同,排序为厌氧预处理后循环>原液与陈垃圾柱出水混合后循环>好氧预处理后循环.优化LFG各项气量指标的关键是:①缩短填埋层进入稳定的甲烷化阶段的时间;②减少垃圾中有机物的场外去除量.而渗滤液的预处理程度和方式对这两个因素有直接影响.     

重力出流式膜生物反应器的膜通量及膜污染控制研究

采用新型的重力出流式膜生物反应器(MBR)处理生活污水和垃圾渗滤液,考察了其在长期运行过程中膜通量的变化规律及其影响因素.结果表明,该MBR能够在较低液位水头(8.5～15.0 kPa)的作用下连续出水,并获得较高的膜通量.处理生活污水时,平均膜通量为11.2 L·(m²·h)^-1;处理垃圾渗滤液时,平均膜通量为6.4 L·(m²·h)^-1.研究发现,污泥浓度对膜通量影响大小与曝气强度有关.当曝气强度小于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量随着污泥浓度的升高显著下降;当曝气强度大于400 m³·(m²·h)^-1时,膜通量几乎不受污泥浓度和曝气强度的影响.对膜的化学清洗试验表明,NaOH+NaClO溶液清洗效果最佳,膜通量可恢复至初始通量的85%以上.进一步研究表明,混合液中高浓度的溶解性胞外聚合物是MBR处理垃圾渗滤液时膜通量较低的主要原因.