间歇式生物反应器回灌量对渗滤液水质的影响研究

通过两套间歇式生物反应器填埋模拟装置开展实验,对不同回灌量下的垃圾降解前期渗滤液pH值、CODcr、NH4^＋-N、VFA以及渗滤液产生量的变化规律进行了对比研究,实验结果表明：间歇式生物反应器填埋方式能够有效抑制填埋初期渗滤液pH值的快速下降,渗滤液采取部分回灌能有效降低NH4^＋-N浓度的积累,回灌量为70％较50％能够更好地改善渗滤液的水质。     

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.     

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).      

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.     

基于地球化学因子影响的生活垃圾降解动态模型

在生物反应器填埋场厌氧填埋实验研究的基础上,进行了垃圾降解的地球化学过程分析,建立了受地球化学因子影响,反映生物反应器填埋场水质变化的COD、VFA、及NH4+-N浓度变化的动态模型。研究表明:该模型拟合值与实测值吻合较好,能较好地预测垃圾填埋降解过程中水质的变化,为填埋场的渗滤液处理和水质污染控制提供理论依据。     

回灌运行参数对新鲜垃圾渗滤液的影响研究

采用模拟试验装置考察回灌频率与回灌水力负荷对新鲜垃圾柱渗滤液的影响,试验结果表明:高频率回灌将导致新鲜垃圾柱渗滤液初期酸化阶段的低pH值和甲烷化阶段的高pH值。高水力负荷将导致新鲜垃圾柱渗滤液pH值下降。因此在新鲜垃圾填埋单元自身回灌初期应采取低频率小水力负荷。     

填埋垃圾初始含水率对渗滤液产量的影响及修正渗滤液产量计算公式

我国填埋场设计阶段,渗滤液产量计算结果往往偏小.参照山谷型填埋场,建立了一个长400 m,宽500 m的水量平衡计算模型,模型中垃圾体高50 m,分5个填埋阶段,每阶段填高10 m,用时2 a,共填埋10 a.利用该模型,分阶段计算填埋垃圾初始含水率对渗滤液来源组成和总产量的影响.渗滤液总产量由降雨入渗量和垃圾自身渗滤液产量组成,初始含水率越高,垃圾自身渗滤液产量和渗滤液总产量越大,垃圾自身渗滤液产量所占渗滤液总产量的比例也越高.当填埋垃圾初始含水率分别为27%、40%、50%和60%时,日平均渗滤液总产量分别为272、583、823和1 063 m3.d-1,垃圾自身渗滤液产量分别为-144、168、408和647 m3.d-1.垃圾初始含水率高于50%时,自身渗滤液产量占渗滤液总产量的比例超过50%,成为渗滤液总产量的主要部分.目前中国规范中采用的渗滤液产量计算方法,未考虑垃圾自身渗滤液产量,当填埋垃圾初始含水率较高时,计算结果偏小.基于上述水量平衡分析结果,进一步提出了包括垃圾自身渗滤液产量的修正计算公式,并通过2个大型中国南方填埋场的现场实测数据进行了验证.     

垃圾填埋场生化降解指标测试及液气产量评估

以上海某综合垃圾填埋场作为研究对象,钻取不同龄期的生活垃圾测试固液气生化降解指标,并对全场的渗滤液产量以及填埋气产量进行评估.经过测试和计算,该处区域已开始稳定产甲烷,进入慢速降解阶段.其中,固相垃圾样的C/L（纤维素与木质素的比值）大部分集中在0.72~1.53之间;渗滤液pH值介于7.91~8.92,BOD介于1050~5780mg/L,COD介于2640~15200mg/L,NH₃-N介于2110~4360mg/L.引入固相、液相以及气相归一化指标β₁、β₂、β₃,用于评估填埋场降解阶段.其中,β₁介于0.56~0.83,β₂介于0.65~0.76,β₃介于0.97~1.02.β₁与β₂能够作为判定垃圾场降解阶段的指标,但β₃只能作为判定垃圾场是否处于稳定产甲烷阶段的指标.另外,建立考虑垃圾压缩-渗流耦合作用的渗滤液产量计算方法,垃圾自身渗滤液产率在70%~80%左右;采用垃圾两阶段降解模型计算填埋气产量,随着垃圾停止入场填埋,填埋气可收集量快速降低,至2025a降至峰值的3.88%,至2040a降至峰值的0.08%.     

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。     

好氧填埋结构对渗滤液中有机物降解的影响

依据好氧填埋的原理构建填埋试验装置,设置取样装置定期对采集的渗滤液进行分析,测试渗滤液中COD与BOD5值,分析渗滤液中有机物的变化规律,结果表明:好氧填埋条件下渗滤液中COD和BOD5值降解速度很快,至第47周时,渗滤液中COD和BOD5值的降解效率分别为98.98%和99.94%。     

Methanogenesis acceleration of fresh landfilled waste by micro-aeration

Introduction The key technology of bioreactor landfill ( Pohland,1995) and ecologically based landfill ( Bramryd, 2001 )consists in the initiative regulating of microbial activities inlandfill layers, so as to accelerate waste degradatio…     

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.     

渗滤液回流量对生物反应器型垃圾填埋的影响

利用3个生物反应器研究了回流量的大小对模拟填埋场厌氧处理城市生活垃圾的影响。0号罐设定渗滤液不回流,1号罐和2号罐采取渗滤液回流措施,其回流量分别是10L/d(反应器体积的10.5%),20L/d(反应器体积的21%)。试验结果表明:1号罐中的甲烷产量和甲烷含量都要优于0号罐和2号罐。在2号罐中渗滤液回流量相对提高1倍后,其pH会下降而VFA和COD的浓度会有相应的增加。相对于10L的渗滤液回流量,高回流量(20L)有利于产甲烷化的启动和提高填埋气的产量和甲烷含量。但在反应后一阶段,高回流量(20L)导致产气量比低回流量的(10L)减少34.83%左右。     

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.     

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.     

Anaerobic digestion of kitchen wastes in a single-phased anaerobic sequencing batch reactor(ASBR) with gas-phased absorb of CO2

IntroductionThereisanever increasingquantityofkitchenwasteswiththeincreasingpopulationandlivingconditionsinChina .Kitchenwasteshaveahighproportionof 5 0 %— 70 %amongmunicipalsolidwastes.TakingthecityofShanghaiforexample,thegenerationofkitchenwastesamount…