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.      

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.      

厌氧-好氧-混凝工艺处理印染废水中试研究

采用厌氧-好氧-混凝工艺处理难降解印染废水中试研究. 结果表明:中试系统稳定运行70 d,在进水ρ(COD_Cr)(最高值为1 060.0 mg/L,最低值为617.7 mg/L,平均值为765.1mg/L)波动较大的情况下,厌氧上流式水解池出水ρ(COD_Cr)平均值为399.6 mg/L,COD_Cr去除率平均值为45.6%,厌氧上流式水解池对COD_Cr的去除效果最明显. A/O(PACT)池出水ρ(COD_Cr)平均值为105.2 mg/L,过滤池出水ρ(COD_Cr)平均值为51.3 mg/L,系统COD_Cr总去除率平均值为93.2%. 进水色度平均值为354倍,出水色度平均值为22倍,系统色度总去除率平均值为93.9%. 气质联用(GC-MS)检测显示,印染废水中的有机物得到有效降解.      

填埋结构对渗滤液水质变化影响研究

依据准好氧填埋和厌氧填埋的原理,构建了大型模拟填埋场,并定期对渗滤液水质进行监测分析。结果表明,准好氧填埋结构比厌氧填埋结构更有利于渗滤液中污染物的衰减,NH3N尤为明显;准好氧填埋结构渗滤液主要污染物浓度呈稳步下降规律,而厌氧填埋结构渗滤液水质在前期波动较大,NH3N在后期仍有较大幅度的变化。     

填埋结构对填埋场稳定化的影响

依据准好氧填埋和厌氧填埋的原理,构建了大型模拟填埋场,并定期对渗滤液水质进行监测分析;根据所获得的渗滤液水质变化数据,利用指数法对2种结构的填埋场稳定化进行了评价.结果表明,准好氧填埋比厌氧填埋结构更有利于渗滤液中污染物尤其是NH3-N的去除;准好氧填埋场稳定化速率大于厌氧填埋场;准好氧填埋场在封场25周后稳定化综合指数I<50,达到二级稳定化程度,渗滤液水质达二级排放标准;厌氧填埋场在实验期内稳定化综合指数I>100,稳定化等级为四级,渗滤液水质在三级排放标准以下.     

准好氧填埋结构中氧气扩散数值模拟

依据准好氧填埋的原理构建了填埋试验装置.对试验装置的φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的动态变化进行了监测. 在装填完成21周后,垃圾体进入产甲烷阶段,第27周时φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的加权平均值分别为14.7%,18.6%和4.0%.在准好氧填埋结构中,空气通过渗滤液收集主管道和竖直导气管道在垃圾体中进行扩散,并在这些管道周围形成耗氧区域,在空气扩散不到的地方为厌氧区域. 通过数学分析判断该装置内的耗氧区域,并对浓度等值线进行拟合,得到O₂在纵剖面内呈双曲线分布,在垃圾体内呈双曲面分布,且φ(O₂)呈顶部>底部>中部的状态.推导出了氧气水平方向的扩散方程,并得出装置的水平耗氧半径为94.2 cm,约为导排管直径的23.5倍. 分析得到纵剖面内的耗氧区域占93.6%,并得出耗氧区域的纵剖面方程和空间方程.      

准好氧填埋结构ch4含量分布变化研究

依据准好氧填埋原理构建了填埋试验装置,对甲烷、氧气在准好氧填埋体中不同层次的体积分数进行了监测。结果表明:垃圾填埋体下层φ(ch₄)为33 1%,φ(O₂)为1 1%;中层φ(ch₄)为15 0%,φ(O₂)为4 2%;上层φ(ch₄)为3 1%,φ(O₂)为12 2%。而厌氧填埋结构的φ(ch₄):下层为31 5%,中层为32 6%,上层为22 0%。在准好氧填埋结构条件下,φ(ch₄)的分布具有下层>中层>上层的层次特性;φ(O₂)呈上层>中层>下层的规律性。在准好氧填埋、厌氧填埋体中,φ(ch₄)的平均值分别为17 0%和29 0%。      

生活污水中BOD5与CODCr关系的区域性差异分析

生活污水含有大量可降解有机物,在厌氧条件下可以产生温室气体.IPCC(联合国政府间气候变化专门委员会)指南提供的计算温室气体的方法中,BOD₅和COD_Cr是计算CH₄排放的重要参数.以BOD₅和COD_Cr生化构成特性和数学模型为基础,对2005年347家城镇污水处理厂的ρ(BOD₅)和ρ(COD_Cr)数据进行分析,研究生活污水中ρ(BOD₅)与ρ(COD_Cr)关系的区域性差异.结果表明,生活污水中ρ(BOD₅)与ρ(COD_Cr)间的相关关系存在明显的区域特征,这种区域性差异主要由污水的来源和其理化特性决定.总体来看,ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)值基本在0.4～0.5之间.在省级温室气体估算过程中,各省区可采用本地特有的ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)值,进行源自生活污水的CH₄排放计算.      

高DOM渗滤液厌氧-好氧-混凝处理工艺

采用厌氧-好氧-混凝工艺,对垃圾焚烧厂高DOM渗滤液进行处理,当进水ρ(COD_Cr)平均值为10 800 mg/L时,出水ρ(COD_Cr)平均值可达208 mg/L;同时,着重针对各工艺单元出水DOM不同分子质量分布区间的ρ(COD_Cr)以及DOM组成成分的变化进行了研究.结果表明:该处理工艺对DOM分子质量＜50 ku的有机物去除率均可达到94.7%以上,而对分子质量＜2 ku的有机物的去除率可达99.0%;对渗滤液DOM组成成分〔腐殖酸(HA)、富里酸(FA)和亲水性有机质(HyI)〕的去除率均达到90.0%以上,表明该组合工艺用于处理垃圾焚烧厂渗滤液是可行的.      

三峡库区填埋场和焚烧厂渗滤液水质季节性差异

分析了重庆长生桥垃圾填埋场和同兴焚烧厂渗滤液在常规水质和溶解性有机质组成结构方面的季节性差异. 结果表明,填埋场渗滤液在夏季的ρ(COD_Cr), ρ(TOC), ρ(BOD₅),ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)和ρ(VFA)均高于其他季节,相应指标在冬季最低,但ρ(NH₃-N)和 pH的季节性差异不明显. 填埋场渗滤液中DOM组成结构的季节性差异较大,表现在冬季渗滤液中HA所占比例最高,为16.1%,而春、夏季分别为6.6%和8.1%;冬季渗滤液中HyI所占比例最低,为32.7%,其他季节为41.9%～43.5%;ρ(FA)的季节性差异相对较小. 填埋场中ρ(FA)/ρ(HA)的季节性差异较大,夏季较高,冬季较小. 焚烧厂渗滤液的常规水质,DOM的构成及ρ(FA)/ρ(HA)的季节性差异均很小.      

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.     

Bacterial community composition and abundance in leachate of semi-aerobic and anaerobic landfills

Different municipal solid waste landfill methods and landfill ages had crucial impacts on bacterial abundance and composition in leachate.     

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。     

渗滤液回流对准好氧填埋产气过程影响研究

依据准好氧填埋的原理,构建了大型模拟填埋场。对准好氧填埋结构渗滤液回流情况下填埋气产气过程做了跟踪监测。定期测定填埋气中的组分浓度变化,结合填埋场渗滤液水质变化进行分析。结果表明准好氧填埋条件下进行渗滤液回流有利于减轻渗滤液的排放量且不会造成NH4+-N的累积。渗滤液回流可以加快甲烷的产气速度,渗滤液回流时的甲烷浓度约为不回流时的甲烷浓度的2倍。从而可加快垃圾的稳定化进程。     

回流比对DN-PN-ANAMMOX工艺处理中晚期垃圾渗滤液的影响

为了进一步提升反硝化-部分亚硝化-厌氧氨氧化（denitrification partial nitrification and anaerobic ammonia oxidation,DN-PN-ANAMMOX）工艺处理含有高浓度NH₄+-N的中晚期渗滤液的脱氮能力,以当地垃圾填埋场的中晚期渗滤液为试验用水,考察了在不同回流比下该工艺对有机物和氮素的去除以及各功能区微生物群落的变化.结果表明:当回流比由5调至9时,COD_Cr（chemical oxygen demand）的去除率由47%逐渐升至53%,其中前置UASB（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket,上流式厌氧污泥床反应器）去除COD_Cr的占比为41%,为后续的PN-ANAMMOX工艺提供了低碳环境.然而在回流比调至9时,由于高回流比的稀释作用使得游离氨（free ammonia,FA）的质量浓度下降〔ρ（FA） < 2 mg/L〕,导致了其无法抑制PN区NO₂--N氧化菌（nitrite oxidizing bacteria,NOB）的活性,部分亚硝化工艺的稳定性下降且NO₂--N积累率降至50%以下,对后续的ANAMMOX区脱氮性能产生不利影响,ANAMMOX区氮去除速率随之降至4.29 kg/（m3·d）.研究显示:采用具有回流的DN-PN-ANAMMOX工艺处理ρ（NH₄+-N）高达1 900 mg/L的中晚期垃圾渗滤液的最佳回流比为8,ANAMMOX区的氮去除速率达到7.41 kg/（m3·d）,出水ρ（TN）（8.83 mg/L）更低;同时,在回流比为8时,Pseudomonas、Nitrosomonas和Candidatus_Kuenenia分别在DN-PN-ANAMMOX工艺的前置UASB、PN区及ANAMMOX区得到最优的富集.      

Evolution on qualities of leachate and landfill gas in the semi-aerobic landfill

To study the characteristics of stabilization in semi-aerobic landfill, large-scale simulated landfill was constructed based on the semiaerobic landfill theory. Consequently, the concentrations of chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen, and nitrite nitrogen, and the pH value in leachate, as well as the component contents of landfill gas composition (methane, carbon dioxide, and oxygen) in landfill were regularly monitored for 52 weeks. The results showed that COD and ammonia concentrations declined rapidly and did not show the accumulating rule like anaerobic landfill, and remained at about 300 and 100 mg/L, respectively, after 48 weeks. Meanwhile, the descending rate reached 98.9% and 96.9%, respectively. Nitrate concentration increased rapidly after 24 weeks and fluctuated between 220–280 mg/L after 43 weeks. The pH values were below 7 during the first 8 weeks and after that leachates appeared to be alkaline. Carbon dioxide was the main composition in landfill gas and its concentration remained at a high level through the whole stabilization process. The average contents of carbon dioxide, oxygen, and methane varied between 19 vol.%–28 vol.%, 2 vol.%–8 vol.%, and 5 vol.%–13 vol.%, respectively. A relative equilibrium was reached after 48 weeks. The highest temperature in the landfill chamber could amount to 75.8 degrees centigrade.     

准好氧填埋渗滤液水质与COD降解拟合研究

在成都市长安垃圾填埋场内开展了规模为10m×10m×5m的准好氧填埋实验,分别对渗滤液pH值、COD和NH4+-N进行了研究,结果表明:渗滤液COD经过697d后从最初的65324mg/L降低到2013mg/L,下降96.92%;由于渗滤液收集管直径较小,进入垃圾体的氧气量受到限制,所以NH4+-N的降解效果较差。通过Excel和Lingo软件对渗滤液COD的降解趋势进行拟合,结果表明Lingo拟合的效果更佳。