生物反应器填埋场场内脱氮机理小试研究

虽然相对于传统的填埋场而言,渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统有利于促进填埋层微生物的生长,但并不能促进垃圾有机污染物的彻底厌氧降解,甚至会导致高浓度氨氮的积累而增加场外处理难度;为此,通过实验室动态模拟试验,进行了渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统和脱氮型生物反应器填埋场系统对填埋垃圾的脱氮性能及脱氮机理的初步研究.结果表明,脱氮型生物反应器填埋场系统所提供的生物空间环境更有利于反硝化细菌的生长与繁殖,其反硝化细菌的数量始终比常规的渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统高1～3个数量级;其氨氮去除效果达到90%左右,远远优于渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统.     

不同填埋龄垃圾生物反应器反硝化性能研究

在渗滤液回灌基础上,结合垃圾堆体本身为厌氧环境的特性,开发出的生物反应器垃圾堆体渗滤液原位脱氮技术已成为目前的研究热点。文章以从杭州市固体废弃物处理有限公司天子岭填埋场采集的不同填埋龄垃圾为试材,利用系列自制生活垃圾生物反应器模拟装置,通过回灌硝酸盐溶液,探讨了不同填埋龄垃圾在碳源充足情况下的反硝化性能特征。结果表明当垃圾堆体自身降解的有机物量充足时,1~12 a垃圾的反硝化性能均较强,且差异不大;所有反应器在最初的1 h内硝酸盐去除率最高,达70%~92%。这说明开发生物反应器垃圾堆体渗滤液原位脱氮技术具有一定的现实可行性。     

通风填埋层原位脱氮:回灌渗滤液和垃圾组成的影响

为研究不同的垃圾组成和回灌渗滤液性质对间歇通风填埋层原位脱氮的影响,在固定的间歇通风条件下,对新鲜垃圾填埋渗滤液自身回灌、分别以新鲜和部分稳定渗滤液回灌部分稳定垃圾填埋层的氮转化过程进行了模拟实验.结果表明:新鲜垃圾填埋渗滤液自身回灌的氮溶出率(82.4%)和总去除率(61.4%),高于新鲜和部分稳定渗滤液回灌部分稳定垃圾填埋层;而部分稳定渗滤液回灌部分稳定垃圾填埋层的氮总去除率(58.0%)和渗滤液氮净去除率(32.2%)又高于新鲜渗滤液回灌同样的部分稳定垃圾填埋层(氮总去除率38.2%和渗滤液氮净去除率21.3%).造成这些差异的主要原因是垃圾的生物可降解性,以及填埋层内氮负荷与通风供给的硝化可利用分子氧的比例不同.     

进水渗滤液总氮和BOD5/TN对填埋场反应器反硝化和厌氧氨氧化协同脱氮的影响

晚期垃圾渗滤液具有氨氮浓度较高、碳氮比(C/N)较低和可生化性差的特点,生物脱氮较困难.本文研究了改变进水总氮负荷和BOD5/TN比值对填埋场生物反应器处理垃圾渗滤液的脱氮效果的影响.结果表明,总氮负荷为15~25g·(m3·d)-1的范围内时,总氮去除负荷稳定为10~12 g·(m3·d)-1,但是总氮去除率随着负荷的增加从67.7%下降至60.2%,说明在一定范围总氮负荷的增加会降低总氮去除率,但不会影响去除负荷.当改变进水的BOD5/TN从0.3提高到0.4后,总氮负荷为9 g·(m3·d)-1时的厌氧、准好氧反应器,总氮去除率可从79.9%分别提高到89.9%和86.2%,表明提高BOD5/TN能够有效促进填埋场生物反应器对总氮污染物的去除,并且厌氧条件下效果更好.脱氮途径分析表明,填埋场生物反应器中厌氧氨氧化和反硝化作用可以协同脱氮.     

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.     

准好氧生物反应器填埋系统的渗滤液变化特性研究

针对传统卫生填埋过程中存在的不足,开展了准好氧生物反应器填埋场的室内模拟试验,以导气管管径为参照变量,设计两组准好氧生物反应器填埋场并对其进行连续监测。研究表明:在填埋处理的300 d内,垃圾沉降比例接近40%,固相垃圾的有机质含量可降至24%,渗滤液的COD、BOD5、TOC、氨氮与总氮等污染物指标可得到高效去除,分别降至3 643,73,1 284,67,109 mg/L,VFA物质可降至20 mmol/L,B/C降至0.02~0.03,渗滤液的可生化性大大降低,填埋垃圾减量化、无害化、稳定化效果显著。     

部分亚硝化-厌氧氨氧化处理磁混凝生活污水

以磁混凝预处理后的生活污水为处理对象,构建了部分亚硝化-厌氧氨氧化分体式反应器,通过曝气调控与生物强化促进部分亚硝化反应的稳定进行,并耦合厌氧氨氧化反应进行深度脱氮.近100d的运行结果表明,在生物强化和间歇曝气的控制条件下,亚硝酸盐积累率达到了89.93%;提高亚硝化反应器中曝气阶段溶解氧浓度（从0.6~0.8mg/L升高至1.0~1.2mg/L）有利于氨氮与总氮去除.该系统最高能够去除95.45%的氨氮和86.28%的总氮,实现了稳定、高效脱氮;磁混凝预处理后的生活污水在亚硝化反应器中,间歇曝气条件促进了残留的溶解性有机物为反硝化提供碳源,COD总去除率达到64.65%~74.42%,并且亚硝化反应器出水与系统最终出水的有机物组分相似,主要为难降解有机物.     

部分亚硝化-厌氧氨氧化处理磁混凝生活污水

以磁混凝预处理后的生活污水为处理对象,构建了部分亚硝化-厌氧氨氧化分体式反应器,通过曝气调控与生物强化促进部分亚硝化反应的稳定进行,并耦合厌氧氨氧化反应进行深度脱氮.近100d的运行结果表明,在生物强化和间歇曝气的控制条件下,亚硝酸盐积累率达到了89.93%;提高亚硝化反应器中曝气阶段溶解氧浓度（从0.6~0.8mg/L升高至1.0~1.2mg/L）有利于氨氮与总氮去除.该系统最高能够去除95.45%的氨氮和86.28%的总氮,实现了稳定、高效脱氮;磁混凝预处理后的生活污水在亚硝化反应器中,间歇曝气条件促进了残留的溶解性有机物为反硝化提供碳源,COD总去除率达到64.65%~74.42%,并且亚硝化反应器出水与系统最终出水的有机物组分相似,主要为难降解有机物.     

耦合短程硝化反硝化的垃圾渗滤液厌氧氨氧化处理系统构建及微生物群落分析

本研究从某垃圾填埋场计划将现有的垃圾渗滤液短程硝化反硝化脱氮工艺改造为短程硝化反硝化耦合厌氧氨氧化工艺的实际需求入手,以短程硝化反硝化污泥作为接种污泥,在上流式厌氧污泥床反应器(UASB)中完成厌氧氨氧化启动.探究反应器运行中的脱氮效能、氮容积负荷和氮去除负荷情况,并利用16S rRNA基因序列分析技术对长期运行条件下系统中微生物群落结构演替进行分析.结果表明,反应器经历了149 d后成功启动厌氧氨氧化,稳定运行后的进水总氮容积负荷达到4 000. 00 mg·(L·d)-1,总氮容积平均去除速率达到3 885. 76 mg·(L·d)-1,系统氨氮和亚硝酸盐氮的平均去除率均超过了95%.运行第250 d时,系统的生物多样性减少,门水平上厌氧氨氧化主要菌群Planctomycetes的丰度达到了54. 94%;属水平上Candidatus Kuenenia为主要菌属,其相对丰度达到了49. 66%.结果证明,在短程硝化反硝化基础上耦合厌氧氨氧化实现垃圾渗滤液深度处理的升级改造工艺具有可行性.     

SBR处理渗滤液深度脱氮的影响因素研究

为了解决垃圾渗滤液的脱氮难题,通过改变SBR的操作模式对渗滤液进行处理.同时,试验重点考察了操作模式、曝气时溶解氧、过曝气以及渗滤液碳氮比对工艺脱氮效果的影响.研究结果表明,采用改进SBR对渗滤液进行处理,在原水COD浓度为4000mg/L左右,氨氮浓度为1000mg/L左右,总氮浓度在1100mg/L左右的条件下,不添加任何碳源,出水COD小于500mg/L,氨氮浓度小于5mg/L,总氮浓度小于40mg/L,COD、氨氮和总氮的去除率分别达到了85%、99%和95%以上.影响因素试验表明,反硝化菌中的PHA含量是影响系统脱氮效率的关键.曝气时较高的溶解氧、曝气前的厌氧搅拌以及尽量减少过曝气将提高系统的脱氮效率.同时,只要渗滤液碳氮比大于4,系统均可以对渗滤液实现深度脱氮.     

两段式进水两级矿化垃圾反应器处理中晚期垃圾渗滤液

针对矿化垃圾反应器处理中晚期垃圾渗滤液时由于反硝化区缺少碳源而导致总氮去除率不佳的问题,开展以优先利用原水中的有机物充当碳源为目的的两段式进水两级矿化垃圾反应器处理工艺的研究。通过控制反应器的曝气量、好氧区和反硝化区,研究了两段式进水两级矿化垃圾反应器处理垃圾渗滤液的效果。结果表明,当进水渗滤液水力负荷为46.0 L/(m~3·d)时,在第一级反应器底部曝气量为1.86 m~3/(m~3·d),第二级反应器中上部曝气量为0.37 m~3/(m~3·d)的条件下,COD、NH_4~+-N、TP的平均去除率分别为84.1%、92.6%、85.6%,运行稳定后TN平均去除率达76.0%,处理效果较好。     

MSW好氧生物反应器与单纯好氧填埋的对比实验

设计了一组对比实验 ,即城市固体废物 (MSW)好氧生物反应器与单纯好氧填埋方式的对比实验。其中MSW好氧生物反应器是强制通风好氧填埋和渗滤液循环两种填埋方式有机结合体。通过该对比实验研究两者对填埋的垃圾及所产生的渗滤液的降解情况 ,从而得出MSW好氧生物反应器有很好的降解效果     

N2O and NH3 emissions from a bioreactor landfill operated under limited aerobic degradation conditions

The combination of leachate recirculation and aeration to landfill may be an efficient way for in-situ nitrogen removal. However, nitrogenous substances contained in the landfill layer are concomitantly transformed into N2O and NH3, leading to increased emissions into the atmosphere. In the present study, the emissions of N2O and NH3 were measured under conditions of fresh or partially stabilized refuse with or without leachate recirculation or intermittent aeration. The results showed that the largest N2O emission (12.4 mg-N/L of the column) was observed in the aerated column loaded with partially stabilized refuse and recycled with the leachate of low C/N ratio; while less than 0.33 mg-N/L of the column was produced in the other columns. N2O production was positively correlated with the prolonged aerobic time and negatively related with the C/N ratio in the recycled leachate. NH3 volatilization increased with enhanced gas flow and concentration of free ammonia in the leachate, and the highest cumulative volatilization quantity was 1.7 mg-N/L of the column.     

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。     

回流对陈垃圾生物反应器处理老年渗滤液污染物影响

为了研究回流对陈垃圾反应器处理老年渗滤液污染物的影响,构建了回流的陈垃圾生物反应器,试验了不同温度、负荷和回流比条件下反应器对污染物的去除效果。结果表明,在较低水力负荷12.8~25.5 L/(d.m2)的情况下,陈垃圾反应器对NH3-N、BOD5和COD等污染物的去除率分别达到90%、95%和70%以上。在不同温度下提高水力负荷,回流会抑制氨氮和COD的去除,但可显著提高TN的去除率,表明回流可作为提高老年渗滤液TN去除率的途径之一。利用氮同位素示踪技术发现反应器中有Anammox脱氮途径存在。但是可利用碳源的缺乏仍是提高老年渗滤液脱氮效率的限制因子。     

Removal of high concentrated ammonia nitrogen from landfill leachate by landfilled waste layer

IntroductionBiologicalremovalofammonia ,i.e.nitrification denitrificationprocesses,isthemosteffectiveandeconomicmethodfortreatingwastewaterwithhighammonianitrogenconcentration ,suchaslandfillleachate .Buttheleachatefrommaturedlandfillischaracterizedwithlowbiodegradablecarbonconcentration .Sothesupplementaryexternalcarbonsourcehastobeaddedtofacilitatedenitrification .Consequently ,theoperationalcostincreases(Carley ,1991) .Thereisnotonlyabundantorganiccarbon ,butalsoagreatdealofanaerobicandfac…     

Removal of high concentrated ammonia nitrogen from landfill leachate by landfilled waste layer

The landfill of municipal solid waste(MSW) could be regarded as denitrification reactor and involved in ammonia nitrogen biological removal process. In this research, the process was applied to municipal solid waste collected in Shanghai, China, which was characterized by high food waste content. The NH4^ removal efficiency in the system of SBR nitrifying reactor followed by fresh and matured landfilled waste layer in series was studied. In the nitrifying reactor, above 90% of NH4^ in leachate was oxidized to NO2^- and NO3^- . Then high concentrated NO2^- and NO3^- were removed in the way of denitrification process in fresh landfilled waste layer. At the same time, degradation of fresh landfilled waste was accelerated. Up to the day 120, 136.5 gC/(kg dry waste) and 17.9 gN/(kg dry waste) were converted from waste layer. It accounted for 50.15 % and 86.89 % of the total carbon and nitrogen content of preliminary fresh waste, which was 4.42 times and 5.17 times higher than that of reference column respectively. After filtering through matured landfilled waste, BOD5 concentration in leachate dropped to below 100 mg/L, which would not affect following nitrification adversely. Because the matured landfilled waste acted as a well methanogenic reactor, 23% of carbon produced accumulatively from fresh landfilled waste degradation was converted into CH4.     

2种MSW好氧生物反应器型填埋方式的对比实验

在系统分析现有MSW生物反应器型填埋方法优缺点基础上,对其改进,将强制通风好氧和渗滤液循环2种方式有机结合组成新的反应器(称之为反应器A) ,与只有强制通风好氧的反应器(称之为反应器B)作对比.实验过程中对2反应器中NH₃、CH₄、CO₂、pH、温度、电导率及沉降进行控制和监测,对渗滤液中Fe³⁺和NH₄⁺进行监测与分析,研究2种MSW好氧生物反应器对所填垃圾降解及所产生渗滤液中COD、Fe³⁺和NH₄⁺的去除效果,探讨两者对所填埋垃圾降解和渗滤液中所测参数去除机理,从而得出反应器A比反应器B对垃圾和渗滤液有更好的降解和去除效果.