厌氧-好氧生物反应器填埋工艺特性研究

基于生物反应器填埋技术,研究1种填埋场地循环操作的厌氧-好氧生物反应器填埋工艺,设计了该工艺模拟装置并研究了其运行工艺特性.厌氧阶段主要通过渗滤液回灌控制反应器工艺条件,主要试验结果为,pH值,R1在 6周后可上升至6.7～7.8,R2在17周内一直低于6.8;渗滤液COD浓度,R1在13周时下降至10?617 mg/L,R2在5周后上升至60?000 mg/L后长期趋于稳定;填埋气累计产量,R1在8周达到44%,R2几乎不产气.衡量稳定化可以分别采用渗滤液pH、COD浓度及BOD₅/COD的减少率、填埋气的累计产率等指标来判断,并据此转换为好氧填埋运行.好氧阶段主要是通过强制通风来减少恶臭和水分,主要试验结果为,通风19d氨气浓度降为1.16 mg/m³,通风23d后恶臭浓度降为19;通风14d后含水率降为26%.完成此阶段的工艺指标值可依据矿化垃圾开采的最终用途确定.对主要试验数据进行了数值模拟.厌氧-好氧填埋过程的微生物演替经RISA分析,有4个优势菌群,一些兼性菌群在厌氧-好氧阶段起着重要的承前启后作用.     

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%.     

不同分子量及离子度的CPAM对污泥脱水性能的影响研究

阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)以其良好的絮凝效果被广泛用于改善市政污泥的脱水性能.然而,由于CPAM的分子量和离子度存在多样性,其促进市政污泥脱水的机理尚不明确.本研究通过测定CPAM调理后的污泥比阻、污泥上清液浊度、Zeta电位、胞外聚合物,对12组不同分子量和离子度的CPAM促进污泥脱水的机理进行研究.结果表明:CPAM能显著提高胶体絮凝能力,进而改善污泥的脱水性能;在CPAM的离子度或者分子量较低(离子度40%或分子量6×106)时,其絮凝机理主要表现为吸附架桥;随着离子度和分子量增加到50%和8×106时,CPAM的电中和作用显著增强,并与吸附架桥作用协同促进污泥的絮凝脱水;CPAM离子度的增加更能减少胞外聚合物中核酸含量,这有利于降低污泥亲水性能,从而促进其脱水.     

粪便与厨余垃圾现场处理研究

研究了粪便与厨余垃圾的源头真空管道收集及现场生物处理技术,根据系统工艺设计方案进行了分单元的小试.研究表明:真空便器的冲水量约为1L/次,破碎1kg垃圾用水0.4～0.6L;厌氧消化反应器进料粪便占40%,厨余垃圾占60%,水分控制在93%左右,C/N=25∶1左右,pH控制在6.2～7.3之间,最佳搅拌频率为6h/d,总停留时间28d;ABR反应器对混合上清液的COD去除率可达91%;用驯化得到的解磷、解钾菌株与消化污泥混合制取菌肥,解磷菌对土壤有效磷增强度67.5%,解钾菌对土壤有效钾增强度33.4%.     

好氧堆肥反应器设计及实验研究

设计了具有气液固三相收集功能的强制通风自动搅拌好氧堆肥反应器,并对其进行了好氧堆肥性能试验,通过监测温度、p H、含水率、COD、BOD_5、重金属(Cu)、种子发芽率、热值等指标来判定堆肥效果。实验结果表明,反应器使堆肥周期大大缩短,COD、BOD_5及生物毒性降低明显,45 d后堆体基本腐熟且稳定,堆体减量30%,堆肥效果良好。独有的"耙形"搅拌有利于减少物料温度、湿度和氧气浓度的差异,加快了反应进程。底部二级过滤系统有利于改善渗滤液质量,方便渗滤液的收集及回灌。该反应器可为小型禽畜粪便堆肥反应器的研发和推广提供参考。     

生活垃圾厌氧堆肥产甲烷及古细菌多样性分析

通过厌氧堆肥试验,对厌氧堆肥产甲烷的基本特征进行了研究,结果表明:在厌氧堆肥开始阶段,气体中只有8%的甲烷,二氧化碳产率是甲烷产率的4倍左右;而随着反应的进行,二氧化碳产率呈下降趋势,甲烷产率逐渐升高,并于3个月时达到最高值45%;此后二氧化碳及甲烷产率都逐渐降低。对3个月时的垃圾堆肥渗出液取样,提取总DNA,对古细菌片段进行限制性片段长度多样性分析(RFLP),在60个随机选出的古细菌rDNA克隆子中,可以划分15个不同的谱型。对深入了解产甲烷厌氧微生物过程,加快垃圾稳定化具有重要意义。     

生活垃圾厌氧堆肥产甲烷特性研究

为了更好地利用厌氧处理产生的气体,在介绍模拟厌氧堆肥试验的基础上,对厌氧堆肥产甲烷的基本特性进行了研究。结果表明,在厌氧堆肥开始阶段20d左右,甲烷只有7．8％（质量分数,下同）左右,远远低于32．8％的二氧化碳;而随着反应的进行,二氧化碳呈下降趋势,甲烷先升高后降低,直到反应进行到第70天左右时,甲烷才逐渐高于二氧化碳,片于第90天左右时达到最高值42．0％;此后二氧化碳及甲烷都逐渐降低,但甲烷始终高于二氧化碳。