大型填埋场垃圾降解规律研究

在上海市老港垃圾填埋场建造了一座面积为3000m^2，高度为4m，内填生活垃圾10800t的小型卫生填埋场。对该卫生填埋场进行了40个月的监测，分析了垃圾中的总糖、总炭、挥发性物质和有机碳、生物可降解物含量（BDM）、粗纤维含量与填埋时间的关系。同时，也对1991年至1994每年4月份的填埋单元垃圾组成了分析。通过数学聚合，预测了填埋单元封场后的若干年内垃圾组成，对填埋场稳定化程度和垃圾矿化程度进行了判断。结果表明，该场的稳定化时间大约为22－23年，届时，该场的垃圾基本上达到无害化和稳定化，绝大部分可降解的有机物得到充分降解。     

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     

长春市简易垃圾填埋场中垃圾特性研究

从长春市一个封场垃圾填埋场中系统采集了不同填埋年龄(8~12年和25~30年)和不同位置(上层和下层)的垃圾样品,并对其基本特性进行了分析。结果发现,填埋垃圾总体呈弱碱性,含水率随填埋时间的增加而减小,上层垃圾含水率低于下层垃圾;从垃圾组成、有机质和生物可降解物(BDM)来看,8~12年的填埋垃圾仍处于不稳定状态,而25~30年的垃圾基本达到稳定化,但上层和下层垃圾的降解程度无明显区别。这表明传统填埋场中垃圾稳定化至少需要几十年的时间。因此开发能够加速垃圾稳定性填埋场的生物反应器修复技术具有重要意义,填埋垃圾的特性分析则为工程设计提供了必要的基础数据。     

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。     

污泥填埋场气体产量的预测方法研究

为有效利用污泥填埋场内产生的沼气,以上海白龙港污水处理厂污泥为例,对污泥填埋场中气体产生率及产生量进行了预测.应用元素的归一化摩尔化方法得到该污水处理厂污泥有机物的近似分子式为C28H52O16N4.用化学计量法和IPCC模型预测的甲烷气体产生潜能分别为60.6,61.7kg/t(以干重计).用动力学模型和IPCC模型预测的甲烷气体产生率分别为13.3,11.1kg/(t×a)(以干重计),2种方法计算的甲烷气体产生率的差别主要在于参数的取值不同,化学计量法和动力学模型法预测的气体产生量和产生率更能反映污泥填埋场实际的气体产生情况,应用IPCC模型更适合于从宏观角度估算一个地区或整个国家的填埋场产气量.     

基于微波辐射研究城市污水污泥脱水特性

选用沈阳市仙女河污水处理厂和北部污水处理厂污水污泥作为微波脱水试验物料,分析物料性质、辐射强度、辐射时间以及添加剂投入量等对污泥脱水率和有机质损失率的影响. 结果表明:污泥中水分含量高的脱水效果最好,经过微波处理后的污泥有机质含量仍较高;辐射时间是最主要的影响因素,在540 W下辐射2～5 min即可达到良好效果;在合适的辐射时间下540～900 W都能达到良好的脱水效果,但在900 W时有机质的损失率较大,达到65.64%;添加剂投入量对污泥脱水基本不起作用,但可改变污泥微波干燥后的性状. 同时,运用灰色关联分析得到决定微波试验运行系统的主次因素,最后建立了影响因素对污泥脱水率和有机质损失率的经验公式.      

沈阳市赵家沟垃圾填埋场稳定化与场地回用评价

对沈阳市一个关闭2年左右的垃圾卫生填埋场的稳定化状态进行了研究。对填埋场达到稳定化状态的时间进行预测以及不同时期的稳定化程度进行评价,并提出了填埋土地的再利用方案。     

厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场渗滤液水质水量变化规律的研究

为了减少生物反应器填埋场投资和运行费用,实现填埋场的快速稳定化,将厌氧型生物反应器填埋场(ANBL)和准好氧矿化垃圾生物反应床(SAARB)串联,组成新型的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场(AN-SABL).通过研究AN-SABL渗滤液水质水量变化规律,以期为其渗滤液的管理和处理提供理论依据.实验表明,AN-SABL具有较好的渗滤液削减作用,最高削减量可达到771 g·kg-1;而且AN-SABL渗滤液水质变化具有明显的阶段性特征,渗滤液中硝酸盐(包括亚硝酸盐)浓度和氨氮浓度分别受Eh值和pH值影响明显.AN-SABL能够有效去除渗滤液中的有机物,实验结束时,AN-SABL2号和AN-SABL3号渗滤液COD的去除率分别达到了98.49%和97.98%,二者的COD浓度仅为ANBL1号COD浓度的14.5%、21.1%;同时,AN-SABL有较好的脱氮作用,AN-SABL2号和AN-SABL3号渗滤液中氨氮浓度分别从最高值1 452 mg·L-1、1 409 mg·L-1下降至525 mg·L-1、459 mg·L-1,只有ANBL1号氨氮浓度的36.5%和31.9%.SAARB单元的脱氮除碳效果受TOC/TC值的影响明显,当渗滤液中TOC/TC下降到0.2左右后,SAARB单元对COD和TN的去除率分别从95%和93%以上降到了35.25%～69.56%和64.53%～77.45%之间.     

基于Fenton法污泥有机质降解及微观结构变化规律

针对污泥中有机质含量高且难降解,采用Fenton氧化法对污泥进行处理以达到降解污泥有机质的目的。研究了不同pH值条件下,加入不同配比的Fenton试剂对剩余污泥中有机质降解效果的影响,并通过孔隙结构试验与差热分析试验探讨有机质降解后的污泥微观结构变化。结果表明:Fenton试剂能将污泥中的有机质从30%降解至21%,处理后的污泥比表面积增大、孔容增大、孔径减小,污泥中的水分与有机质组成发生了改变。     

Excavation and characterization of refuse in closed landfill

Refuse in landfills becomes stabilized as organic matter in refuse degrades and soluble inorganic substances dissolve during their longterm stabilization process.In this paper,this process is also referred to as mineralization process and the resultant stabilized refuse referred to as aged refuse.Aged refuse contains a wide spectrum and huge quantity of microorganisms with strong decomposition capability for refractory organic matter present in some wastewater such as leachate.In this study,aged refuse excavated from 2 to 10 years old closed landfill compartments in Shanghai Refuse Landfill is characterized in terms of particulate distribution by screening,total nitrogen,total phosphorus,biodegradable matter.The approaches for redevelopment of both land and aged refuse in the stabilized landfills are proposed.     

污泥生物处理技术在长江大保护中的应用前景

污泥是污水处理的副产物,是污水处理过程的延续和必然要求.截至2017年,长江经济带11省市污泥产量接近2 000×104 t/a,大量污泥没有得到妥善处置,严重制约着“长江水质根本好转”目标的实现.厌氧消化与好氧发酵是两种主流的污泥生物处理技术,都已有广泛的应用案例,但是也存在运营不畅的现象.为识别长江大保护中污泥生物处理项目的问题并提出解决方案,分析了长江经济带的污泥产率及性质,梳理了污泥生物处理技术的发展及适用性.结果表明:长江经济带各省市污泥产量约占全国污泥产量的40%,污泥产率普遍低于全国平均水平,长江经济带各省市污泥有机质含量低于55%,pH为中性、总养分含量超过5.0%、重金属含量存在超过GB 4284—2018《农用污泥污染物控制标准》标准限值的风险;高级厌氧消化、协同厌氧消化和高含固厌氧消化等技术的发展破解了由于长江经济带污泥有机质含量普遍较低而导致的污泥厌氧消化稳定性低的问题,降低了污泥厌氧消化工程的成本;污泥好氧发酵过程重金属钝化技术的发展在一定程度上破解了由于长江经济带污泥重金属含量过高而导致的污泥发酵产物出路不畅的问题.研究显示,污泥生物处理技术仍具有一定的局限性,但通过合适的规划,污泥生物处理技术可与其他污泥处理处置技术高效耦合,具有广泛应用于长江大保护污泥处理处置项目的潜力.      

污泥蚯蚓堆肥过程中胞外聚合物的结构变化

为揭示污泥胞外聚合物(EPS)特征与蚯蚓堆肥产物腐熟的关系,以无蚯蚓为对照组,探究蚯蚓堆肥对污泥EPS结构变化的影响.结果表明,蚯蚓堆肥显著加快了蚯蚓堆肥产物有机质的矿化速率,其电导率和硝酸盐氮含量比对照组产物分别显著提升了0.64和0.22倍(P<0.05).蚯蚓堆肥产物EPS层中的蛋白质和多糖的总含量比对照组产物分别降低了32.77%和31.54%.三维荧光结果表明,蚯蚓堆肥过程中蛋白质的荧光强度下降速率比对照组更高,其腐殖质在堆肥后期一直处于较高水平.污泥蚯蚓堆肥产物的紧密结合层(TB-EPS)和松散结合层(LB-EPS)中的色氨酸含量比对照组分别减少7.69%和13.62%,而LB-EPS和粘液层(SEPS)中腐殖酸含量比对照组分别增加了25.1%和7.82%.蚯蚓堆肥期间的硝酸盐氮含量和电导率均同SEPS、LB-EPS结构中的DOC、蛋白质和多糖含量呈显著正相关(P<0.05),其总DOC含量与EPS各层中的DOC及多糖含量呈显著相关性(P<0.05).实验过程中对照组仅有机质和DOC含量同EPS各层多糖含量呈显著相关(P<0.05).研究表明,蚯蚓堆...     

生活垃圾填埋场陈垃圾基本特性及再利用

填埋场已填埋陈垃圾具有丰富的资源 ,我国填埋量已达几千万吨。通过对上海老港生活垃圾填埋场 6年填埋龄和 1 0年填埋龄陈垃圾基本特性的测试研究 ,揭示出填埋 6年以上的陈垃圾已具有相当稳定的性状 ,原始垃圾特征已完全消失 ,开挖后没有异味 ,在组成上除部分大颗粒无机物和大块难降解有机物外 ,其余部分已腐化为类土壤物质 ,可以开采再利用。陈垃圾中类土壤部分在物理化学性质、水力学和微生物学性质上均表现出在自然条件下难以形成的、极为优良的基质特征 ,可用作污染物生物处理基质或作物培育基质。     

渗滤液反渗透浓缩液回灌出水水质变化规律的研究

为更科学合理地选择回灌填埋体提供一定的理论依据,对3个不同年份垃圾柱的回灌出水进行了水质变化规律的研究.采用成都某垃圾填埋场的渗滤液反渗透浓缩液,对装填了填埋龄为1、5和15 a垃圾的垃圾柱开展了回灌实验,研究了回灌出水中酸碱度、总有机碳、氨氮、硝态氮、重金属的变化规律.结果表明,1 a垃圾柱处于产甲烷化阶段,具有较好的去除硝态氮的能力,硝态氮的降解率达到了88%以上,但出水有机物、氨氮浓度较高,对指标的改变主要通过生物作用;5 a垃圾柱已接近稳定化,但还没有矿化垃圾的典型特征,吸附能力与生物作用均较差,对有机物、盐分、Cr、Ni的削减能力较小;15 a柱具有较好的吸附能力和络合能力,对有机物、盐分、Cr、Ni具有较好的削减能力,初期的去除率分别达到了90%、78%、93%、74%,但随着回灌进行会接近或达到吸附容量,需要控制回灌过程和进度.     

Effect of manganese oxide-modified biochar addition on methane production and heavy metal speciation during the anaerobic digestion of sewage sludge

Low organic matter content and high heavy metal levels severely inhibit the anaerobic digestion (AD) of sewage sludge. In this study, the effect of added manganese oxide-modified biochar composite (MBC) on methane production and heavy metal fractionation during sewage sludge AD was examined. The MBC could increase the buffering capacity, enhance the methane production and degradation of intermediate acids, buffer the pH of the culture, and stabilize the sewage sludge AD process. The application of MBC positively impacted methane production and the cumulative methane yield increased up to 121.97%, as compared with the control. The MBC addition can improve metal stabilization in the digestate. An optimum MBC dose of 2.36?g was recommended, which would produce up to 121.1?L/kg volatile solids of methane. After the AD process, even though most of the metals accumulated in the residual solids, they could be transformation from the bio-available fractions to a more stable fraction. The total organic- and sulfide-bound and residual fraction content at a 3?g dose of MBC that is 0.12?g/g dry matter were 51.06% and 35.11% higher than the control, respectively. The results indicated that the application of MBC could improve the performance of AD and promote stabilization of heavy metals in sewage sludge post the AD process.     

不同生态床对剩余污泥脱水和稳定化的影响

对比分析传统干化床、芦苇生态床及芦苇-蚯蚓复合生态床3种处理方式对城镇污水处理厂剩余污泥的处理效果. 结果表明:传统干化床处理简单易行、成本低,但脱水效率低,处理15 d后污泥含水率仍在79.8%左右. 芦苇生态床较传统干化床具有明显优势,其处置后污泥含水率可降至67.8%,但其对有机质、TN、TP的去除效果不明显. 芦苇-蚯蚓复合生态床对污泥脱水效果最佳:①污泥含水率由原来的95.1%降至44.4%,体积明显减少,达到了污泥减量化的目标;②扫描电镜试验显示,处理后污泥具有孔隙及片状结构,有利于水分散失;③污泥中w(有机质)、w(TN)、w(TP)分别降低了14.5%、20.3%和13.2%左右. 热重分析发现,污泥中不稳定化合物含量有所降低. 经芦苇-蚯蚓复合生态床处理后,Cu、Ni、Zn、Cr残渣态所占比例分别由原污泥的3.2%、23.7%、15.2%、55.8%增至73.3%、43.1%、78.3%和78.6%,大幅降低了重金属的迁移风险,并且污泥红外图谱显示─COOH和酰胺明显增多,有利于重金属的稳定. 综上,复合生态床可有效实现污泥减量,并且降低了二次污染的风险.      

酸-低热联合处理对剩余污泥脱水性能的影响

为有效降低城市污水处理厂剩余污泥含水率,通过酸-低热（温度 < 100℃）联合处理污泥,探索该方法对污泥的脱水性能.研究不同pH、反应温度、反应时间对污泥脱水性能的影响,并对污泥上清液中SCOD、蛋白质、多糖的浓度以及污泥Zeta电位和污泥形貌进行分析,初步探讨其脱水的作用机理.结果表明:①酸-低热联合处理污泥时,污泥溶解性有机质大量释放,经过40 min反应,上清液中SCOD浓度达到925.76 mg/L,表明该方法能有效破解污泥EPS（胞外聚合物）,释放内部结合水.②原污泥Zeta电位为-14.10 mV,酸-低热联合处理后降至-3.49 mV,污泥颗粒之间的静电斥力显著降低.③酸-低热联合处理有利于污泥的絮凝作用,显微镜观察处理后的污泥絮凝物大且结构紧密,污泥脱水性能得到改善.④试验获得的最佳处理条件为pH 3、温度90℃、加热时间40 min,在该条件下,污泥真空脱水初始速率可达20.67 mL/min（以80 g原泥计）,泥饼真空抽滤后含水率可降至63.05%.研究显示,酸-低热联合处理可有效提高剩余污泥脱水性能,并能释放较多溶解性有机质,抽滤后污泥含水率可降至接近60%,是一种可行的低能耗污泥脱水方法.      

Performance of wastewater sludge ecological stabilization

In this article, wastewater sludge ecological stabilization （WWSES） was presented for sludge dewatering, mineralization, and stabilization, as well as for percolate treatment. Two years of pilot scale experimental results indicated that sludge volatile solid, Wiphenyltetrazolium chloride （TTC）-dehydrogenase activity （DHA）, and moisture content as indicators showed the process and degree of sludge stabilization. The observation on dewatering process showed that dried sludge reached a content of 20%-50% total solid after two years of system operation. Sludge TTC-DHA in the first year was obviously lower than that of the second year, and TTC-DHA tended to decrease with an increase in the drying time of the sludge. Total nitrogen, total phosphorus, and organic contents of sludge decreased gradually from the top to the bottom of dried sludge layer. In comparison with natural stands on stands treated with sewage sludge, individual shoot was significantly higher, and coarse protein, coarse fat, and coarse fiber contents in reed roots, stems, and leaves in the system were higher than that of wild reed, especially coarse protein contents of reed roots in the system （7.38%） were obviously higher than that of wild reeds （3.29%）.     

城市污水处理厂剩余污泥堆肥的实验研究

污泥由于产量大且成分比较复杂,如何对它进行无害化,稳定化处理,使其成为替代资源已经越来越受到人们的关注。基于好氧堆肥装置系统,以徐州市某污水处理厂的剩余污泥为研究对象,研究了污泥处理过程中温度、含水率、有机质、有机碳以及pH值和重金属等指标的变化规律。研究结果表明：采用污泥与稻草的体积比为1：2的比例堆肥,控制初始含水率为70％左右,可顺利实现升温。堆肥15d后,物料含水率、有机质、有机碳都有了明显的降低;总氮、总磷以及水溶性钾的含量都有了不同程度的增加;重金属含量有了一定程度的降低,符合堆肥的要求。