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。     

垃圾填埋场渗滤液回流技术的研究

垃圾填埋场产生大量渗滤液,而一般渗滤液中含有很高浓度的有机物,特别是填埋场的初滤水COD_cr浓度可高达8×104mg/L,BOD₅浓度可高达5×104mg/L。因此,渗滤液必须得到处理。渗滤液回流可以利用垃圾填埋层中大量繁殖的微生物分解其中的有机物,使渗滤液得 到净化;同时利用回流控制填埋层含水量,加快有机物分解,提高沼气产生量。通过实验初步得出:渗滤液回流可以将渗滤液中有机物浓度大 大降低,COD_cr去除率最高可以达到95%以上,在半好氧状态下NH₃-N浓度可以降到10mg/L以下;沼气产生速率大大高于未回流的填埋层;同时填埋层渗滤液中有机物浓度大大降低。      

不同填埋结构渗滤液中的氮动态变化特性

建立了准好氧和厌氧的垃圾填埋模拟试验装置,研究了渗滤液中ρ(NH₄＋-N),ρ(NO₃－-N),ρ(NO₂－-N)和ρ(TN)的动态变化特性. 结果表明:装入模拟装置的城市生活垃圾,经过12个月的降解后,准好氧填埋结构渗滤液中的ρ(NH₄＋-N)和ρ(TN)显著下降,分别降至945和986 mg/L,下降率(分别为79.2%和77.3%)远远大于厌氧填埋结构;ρ(NO₃－-N)和ρ(NO₂－-N)变化波动较大,在第25～31周时,NO₃－-N与NO₂－-N都有一个累积的过程;厌氧填埋结构中,ρ(NH₄＋-N)由初始的4 599 mg/L降至2 812 mg/L,ρ(TN)则降至2 859 mg/L,其降解效果远不如准好氧填埋,而ρ(NO₃－-N)和ρ(NO₂－-N)较低,波动不大.      

我国填埋场改造及发展方向的探讨

对我国部分生活垃圾填埋场和室内填埋设施的填埋气组分进行了现场测试和分析,结果表明,厌氧填埋场的CH₄含量高,半好氧填埋场CH₄含量很低。并针对我国填埋场的现状提出了如果打算利用填埋气进行发电,填埋构造可以作成厌氧填埋,否则,填埋场应以安全性为 主,应建造成半好氧结构。      

垃圾填埋场稳定化评价参数的中试实验研究

采用4 座单个填充规模约30t 的垃圾填埋柱(R1~R4),每周分别回灌1.6,0.8, 0.2m³ 的渗滤液以及0.1m³ 清水(R4)进行生物反应器填埋场中试实验.通过对填埋场稳定化过程中渗滤液、填埋气体(LFG)、垃圾特性参数、场地沉降等方面进行的多指标数值监测及结果分析,确定了渗滤液、填埋气体、垃圾特性参数等3 个因子中包含的COD、BOD₅、BOD₅/COD、NH₃-N、CH₄ 所占百分比、生化产甲烷潜能(BMP)、挥发性固体含量(VS)、纤维素、半纤维素、与木质素之比[(C+H)/L]8 个指标作为评价参数,建立3 因子8 参数填埋场稳定化综合指数计算评价方法和综合指数分级系统.     

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.     

城市固废好氧加速稳定及碳氮迁移试验研究

选取上海市老港填埋场3~4a垃圾做室内强制通风单元体试验,监测固、液、气三相成分变化,并对有机污染负荷的削减规律以及碳、氮元素的迁移规律进行分析与研究.结果表明,固相纤维素/木质素(C/L)值从初始0.8降至0.4以下,固相中BDM、TOC、TN也有降低,固相指标降解速率呈现前期大后期小的特点,且上层垃圾降解程度更大.液相pH值、EC维持在固定区间,有机污染负荷得到了极大地削减,在整个试验期间,TOC、COD、BOD降解率分别达97%、94%、94%,TN、NH₄-N的降解率分别达到95%、94%.试验期间,累积CO₂释放量6.7kg,累计N₂释放量0.75kg.C/L值、降解稳定化归一指标β可作为固相垃圾稳定化程度判定指标,BOD/COD、NH₄-N/TN值可作为液相中可降解物质稳定化程度判定指标.根据质量守恒原理,对试验过程中碳、氮元素的迁移进行了分析.固相累积损失C质量2.09kg,液相累积流失C质量0.14kg,CO₂累积释放C质量1.83kg.固相累积损失N质量0.62kg,液相累积流失N质量0.08kg,N₂累积释放N质量0.75kg.降解基本结束后,固相中仍然残存着大量的不可降解或者难降解的含碳及含氮化合物.     

加速填埋场稳定化进程复合菌系的构建

针对传统的填埋场稳定化时间长等问题,采用生物强化技术以加速填埋场的稳定化进程.以反复筛选与多次传代培养的性能稳定的功能菌群为基础,通过研究不同组合的功能菌群对填埋场所产渗滤液及填埋垃圾稳定过程的影响,构建了一组能加速填埋场稳定化进程的复合菌系.结果表明,该复合菌系较其他组合功能菌群对渗滤液指标影响最大,渗滤液的产量、COD和氨氮影响最大,使各指标在填埋初期达到峰值后明显消减,分别在49,30和44d后持续低于其他各组,且氨氮浓度130d后低于10mg/L,达到国家生活垃圾填埋场污染控制标准(GB 16889-2008)规定的渗滤液氨氮排放标准.渗滤液累计产量、COD和氨氮总量在整个填埋周期较对照组分别减少了26.66%、26.59%和25.40%,降低了填埋场的污染负荷.该复合菌系对垃圾稳定化指标影响最大,至填埋结束时,填埋垃圾TOC 、TN和C/N较对照组分别低39.6%、18.95%和25.48%,垃圾沉降率和总有机质生物降解率分别较对照组提高了9.99%和26.23%.     

生活垃圾持续回灌纳滤浓缩液的产气与水质变化

膜处理技术已成为大多数填埋场处理渗滤液的常用方法,过滤后产生的浓缩液通常采用回灌法进行处置。虽然回灌法投资少、操作方便、运行费用低,但浓缩液高盐低生化性的特点可能导致在回灌后对垃圾的产气和渗滤液水质产生负面影响。通过模拟生化反应器,将纳滤浓缩液周期性回灌至由实际填埋场采集的高、低有机质垃圾样本中,监测甲烷产量、臭气浓度以及渗滤液水质。结果表明：相比清水对照组,回灌浓缩液对产甲烷过程具有抑制效果,且对低有机质含量垃圾的抑制比高有机质垃圾更强;回灌浓缩液后NH₃和H₂S的释放量变大,主要在快速产甲烷阶段和产甲烷衰减阶段释放;随着浓缩液回灌次数的增加,COD、BOD₅、NH₃-N、TN、动植物油呈现较好的去除效果,但出水盐浓度将持续上升并超过浓缩液本身。     

填埋垃圾和渗滤液中CH4氧化菌的丰度研究

应用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-Time Quantitative Polymerase Chain Reaction,简称实时荧光定量PCR)技术对填埋场垃圾和渗滤液中CH₄氧化菌的pmoA基因进行定量分析. 结果表明:实时荧光定量PCR技术可用于渗滤液和垃圾中CH₄氧化菌的定量分析. 对于厌氧和准好氧填埋,初期渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于稳定期;准好氧填埋体渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于厌氧填埋体. 准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着填埋龄的增加呈先增加后降低的趋势,并在填埋后的9个月左右达到最大值,与准好氧填埋体CH₄产生的规律相似. 同时,准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着距导气管距离的增加而降低,但不同填埋时期的变幅不同,与准好氧填埋体O₂和CH₄的迁移规律有关. 此外,对渗滤液和垃圾样品的研究表明,准好氧填埋体垃圾填埋层内部存在大量的CH₄氧化菌,具有显著的CH₄氧化能力.      

温度对填埋有机垃圾厌氧降解影响实验研究

针对现有研究温度设置较少的现状,提出通过5个不同温度的设置来模拟温度对填埋有机垃圾厌氧降解的影响。结果表明,温度控制在41℃和45℃的模拟垃圾柱C4和C5,在实验进行到140d,渗滤液COD浓度分别由最大值86614mg/L和90000mg/L降低到5216.5mg/L和5413.4mg/L,渗滤液中COD浓度分别降低了93.98%和93.99%,同时垃圾柱C4产生的填埋气体中甲烷含量最高且稳定,从而显示了实施温度控制对渗滤液污染防治和填埋气体回收利用的强大优势。该项研究为加速厌氧填埋场中垃圾的稳定化进程提供了参考。     

生活垃圾填埋场春夏季CH4释放及影响因素

采用静态箱法监测了2个生活垃圾填埋场春、夏季及昼夜的CH₄释放通量,并分析了影响CH₄释放的相关因素. 结果表明:填埋气体(LFG)主动收集对填埋场CH₄释放的影响显著. 在填埋龄相近的条件(4.0～4.5年)下,无LFG主动收集的填埋场春、夏季CH₄的释放通量(以CH₄计)平均值〔(541±1　005) mg/(m2·h)〕比有LFG主动收集的填埋场提高4.4倍. 在有LFG主动收集的填埋场内,填埋龄为1.0～1.5年的非渗滤液灌溉区的CH₄释放通量均值〔(324±847)mg/(m2·h)〕为灌溉区的10.0倍左右. 在有LFG主动收集的填埋场内,CH₄释放通量与各环境因子间无显著相关;而在无LFG主动收集的填埋场内,CH₄释放通量分别与覆土温度和气温呈显著正相关,与大气压强呈显著负相关.相关性分析结果表明,CH₄释放通量与填埋场覆土中含水率,w(有机碳)和w(总氮)呈显著正相关.      

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.     

沈阳市垃圾填埋处理甲烷产量研究

分析了4种典型的生活垃圾填埋处理甲烷产气量模型：IPCC模型、化学计量式模型、COD模型和生物降解理论模型;利用这4种模型估算沈阳市生活垃圾的甲烷产气总量,对计算结果的差异进行比较讨论;分析了4种模型的优缺点及其不同的适用性;根据沈阳市城市生活垃圾的特点,建议采用生物降解理论模型来估算沈阳市垃圾填埋甲烷产气量。     

活性碳为载体的生物反应器填埋场模拟实验研究

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加装了活性炭载体的生物反应器填埋场在不同操作条件下的产气情况及COD,pH值、挥发性脂肪酸的变化趋势。试验证明添加活性炭做载体的反应器不仅有助于垃圾降解及渗滤液中COD。浓度的降低,而且填埋气中甲烷含量也较高;但是简单的两相型反应器却不利于甲烷气体的产生和CODCr的降解,这是由于其水解速度慢,水解反应时间长引起的。     

南漪湖上覆水溶解性有机质的光谱特征

为考察南漪湖上覆水中溶解性有机质(DOM)的光谱特征与来源,采用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)与三维荧光光谱(EEMs)为工具,并结合平行因子分析(PARAFAC)、荧光区域积分分析(FRI)、相关性分析、主成分分析与聚类分析对DOM进行定性与定量分析.结果显示,UV-Vis参数a(440)、E₂/E₃、E₃/E₄、S_R表明DOM具有腐殖化特征与自生源特征,且E₂/E₃、E₃/E₄与a(440)呈显著正相关关系(P<0.01,P<0.05),S_R与a(440)无显著相关关系(P>0.05),说明腐殖酸浓度越高则DOM相对分子量越大,但无法依据腐殖酸浓度大小判断DOM来源.根据a(440)计算获得溶解性有机碳(DOC)平均浓度为26.79mg/L,且该湖泊出口附近DOC浓度为10.15mg/L.荧光指数(β:α、FI、BIX、HIX、Fn (280)、Fn (355))显示该湖泊DOM具有腐殖化程度较低及强自生源特征,类蛋白组分(Fn (280))相对浓度的空间分布上由西向东逐渐增大,而腐殖酸类组分(Fn (355))相对浓度峰值出现在入湖口与出湖口.通过PARAFAC解析出3种组分,分别为类富里酸(C1)、类色氨酸(C2)和类腐殖酸(C3),且C1、C2、C3含量分别占总组分强度21.96%、13.36%、84.21%.FRI法分析显示类蛋白物质所占比例之和(区域I+II)为49.65%,该结果说明水体已受到了人为因素影响.通过相关性分析结果显示,C1、C3与β:α、BIX呈显著负相关系(P<0.001),C2与β:α、BIX、Fn (355)呈正相关系(P<0.001).通过主成分分析与聚类分析,南漪湖上覆水中DOM在16个位点间呈现不同特征,但整体上水体中DOM来源受内源输入影响较为显著,应加强该湖泊内源释放污染物控制与管理.     

生活垃圾填埋气体产量的现场测试及IPCC推荐模型的校验

为了获得深圳市玉龙坑垃圾填埋场封场后填埋气体的实际产量,采用改进的现场抽气方法分别测定了填埋场内4口抽气井抽气影响区域内填埋气体的产量,计算获得其产甲烷速率分别为14.67×10-5、9.46×10-5、9.55×10-5和4.28×10-5m3/(t.h).据此计算出2005年玉龙坑垃圾填埋场的甲烷产率为322 m3/h,表明该填埋场填埋气体在经济性上已经失去了回收利用价值.采用此实测数据对IPCC推荐模型进行校验,发现垃圾降解的半衰期是影响IPCC推荐模型预测准确性的关键参数.我国城市生活垃圾中可降解有机物以厨余垃圾为主,分解周期较短,垃圾降解的半衰期短于IPCC模型的推荐取值范围.为了准确预测填埋气体的产量,需要在充分调查我国生活垃圾特性的基础上,确定模型参数的合理取值,提高IPCC推荐模型在我国的适用性.     

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-填埋场处理渗滤液的试验

采用生物反应器-填埋场系统处理垃圾渗滤液.结果表明:该系统有助于渗滤液中有机污染物进行分相降解,产酸作用主要集中在填埋场,酸化率为40%～50%,产甲烷作用集中在UASB生物反应器中;系统对渗滤液的处理效果明显优于普通的卫生填埋场和渗滤液单独处理系统,并且有利于甲烷气体的收集和利用.同时该系统也加速了垃圾的降解和填埋场的稳定化过程