填埋结构对渗滤液中氨氮脱除的影响

建立了模拟填埋试验中试装置,研究了准好氧填埋渗滤液NH3-N的变化特性和稳定期垃圾对渗滤液NH3-N的处理效果.结果表明,准好氧填埋结构下渗滤液NH3-N衰减很快,下降率可达99.6%,没有出现传统填埋场累积的现象,为渗滤液后续处理解决了氨氮浓度过高的难题;随着水力负荷的增大,NH3-N的去除率呈下降趋势,去除率由低水力负荷时的99.9%,下降到高水力负荷时的87.7%;准好氧填埋垃圾对低可生化性、高浓度氨氮的渗滤液有很好的处理能力,但反硝化能力不足;较高有机物浓度有利于反硝化作用,使氨氮彻底转化为氮气.     

厌氧陈腐垃圾模拟柱对渗滤液COD和NH_3-N的处理特性

通过实地钻取阿苏卫填埋场陈腐垃圾,真实模拟填埋场压实工艺,制作2种不同压实密度的陈腐垃圾模拟柱,对比研究其对渗滤液COD、NH3-N处理效果。结果表明,当模拟柱压实密度为1.09 t/m3时,渗滤液垂直运动明显;回灌此模拟柱水力负荷分别为18.6、28、37.2和46.5 L/t时,COD去除效果稳定,平均去除率达82.4%,最高去除率可达90.1%;出水NH3-N浓度均值为549.3 mg/L,且介于415～700 mg/L间变化。自循环回灌COD去除率最高仅为11.5%,NH3-N去除率最高仅为11.8%,两者去除效果不明显。因此,北方平原型填埋场进一步完善填埋工艺,使填埋场垂直方向渗透系数分布均匀,充分利用陈腐垃圾堆体的自降解能力,才是处理渗滤液污染的关键。     

联合生物反应器处理农村生活垃圾渗滤液中Fe的变化规律

以厌氧（AN）-准好氧（SA）联合生物反应器中渗滤液pH、COD、UV254、NH3-N以及铁离子浓度的监测结果为依据,研究了厌氧-准好氧联合生物反应器处理农村生活垃圾产生的渗滤液中Fe的变化规律。结果表明,渗滤液中Fe的浓度随时间变化规律为先上升后下降,在填埋第76天左右,厌氧和准好氧单元中Fe的浓度先后达到最大值73.44和78.71 mg·L-1;在第350天,厌氧和准好氧单元中Fe的浓度分别降至17.84和8.52 mg·L-1。Pearson相关分析显示渗滤液中铁离子的浓度与COD之间存在显著的正相关关系;与pH、NH3-N之间存在负相关关系;而与UV254之间的相关关系较弱。     

准好氧填埋场FSQ标准的室内模拟研究

以室内模拟实验为基础,对准好氧填埋场的FSQ标准作了相关研究.实验结果表明,准好氧填埋的渗滤液COD与其他指标的变化具有明显的不同步性,根据该特点,把准好氧填埋场的稳定化过程划分为不稳定、基本稳定和完全稳定3个阶段.相应把准好氧填埋的FSQ标准分为2级:基本稳定状态时的FSQ二级标准,完全稳定状态时的FSQ一级标准.在评价基本稳定状态时,场地沉降量为控制性指标,确定准好氧填埋的FSQ二级标准为:填埋场地总沉降量占垃圾初始填埋高度的比例≥30%,渗滤液COD≤400 mg/L、NH3-N≤15 mg/L、TVS/TDS≤6%,固相垃圾BDM≤6%;在评价完全稳定状态时,渗滤液COD作为控制性指标,概化总结出准好氧填埋的FSQ一级标准为:填埋场地总沉降量占垃圾初始填埋高度的比例＞30%,渗滤液COD≤100 mg/L、NH3-N≤15mg/L、TVS/TDS≤3%,固相垃圾BDM≤3%.     

两种填埋结构中氨氮的空间变化规律研究

依据准好氧填埋和厌氧填埋的原理,构建了准好氧和厌氧填埋的实验室模拟装置,研究了2种填埋结构渗滤液中氨氮的空间分布规律。结果表明,准好氧填埋结构3层渗滤液中氨氮浓度都呈不断稳定下降的趋势,29周时上层、中层和下层渗滤液中氨氮浓度分别从填埋初的931.8、1796和3019 mg/L下降到25.6、328.9和820.1 mg/L;厌氧填埋结构3层渗滤液中氨氮浓度下降趋势不明显且波动性较大。准好氧填埋与厌氧填埋结构渗滤液中氨氮浓度表现出明显的空间层次效应,为下层>中层>上层。     

微生物菌剂对好氧填埋垃圾稳定过程的影响

为加速好氧填埋场的稳定化进程,提出利用生物强化技术加速好氧填埋垃圾的生物降解,通过模拟实验,研究了微生物菌剂对填埋垃圾稳定过程的影响。结果表明:微生物菌剂降低了好氧填埋场的有机污染负荷,使渗滤液COD下降更加明显,整个填埋周期所产渗滤液的COD总量较对照组少20.20%;加速了含氮物质的生物转化,氨氮峰值出现较对照组提前6 d,经历峰值以后,氨氮快速下降,较对照组提前22 d达到国家生活垃圾填埋场污染控制标准(GB 16889-2008)所规定的渗滤液氨氮排放标准25 mg/L,并使整个填埋周期氨氮总量减少9.15%;微生物菌剂降低了渗滤液的产量,使整个填埋周期渗滤液累计产量减少8.29%;使垃圾中有机质降解加快并使其降解更加彻底,至实验结束时总有机质含量较对照组低8.82%,干重较对照组减少35.95%;沉降性能优于对照组,至填埋结束时较对照组沉降量提高6.35%。     

超声波-膜生物法联合处理垃圾焚烧厂渗滤液

采用超声波-膜生物法(MBR)联合处理垃圾渗滤液,探讨了超声波辐射时间和MBR的水力负荷对COD、NH3-N和TP去除的影响。结果表明,(1)超声波单独处理时,超声波辐射时间在30～90 s时,COD、NH3-N最大增加率分别34.31%、3.36%,而对TP的去除没有影响;(2)超声波-膜生物(MBR)联合处理时,超声波辐射时间为300 s,MBR的水力负荷为6.4 L/(m2.d)时,COD、NH3-N和TP的最佳去除率分别为92.20%、80.10%和91.12%;MBR的水力负荷为12.8 L/(m2.d),超声波辐射时间在5～20 min时,COD、NH3-N的最佳去除率分别为92.34%、79.93%,TP的浓度低于0.2 mg/L;MBR反应时间为7 h,超声波辐射时间为5～20 min,与未进行超声波辐射处理(超声波辐射时间为0 min)相比,COD、NH3-N的去除率增加了11.37%、15.26%;超声波预处理有助于提高后续MBR对COD、NH3-N的去除作用。     

低C/N比老龄化垃圾渗滤液处理工程的提标改造

采用两级厌氧好氧活性污泥法(A/O)与活性污泥浸没式膜生物反应器(AS-SMBR)结合的生化处理系统和纳滤(NF)深度处理系统,处理BOD5/NH3-N比为0.13～0.22,BOD5/COD比仅0.11左右的老龄化垃圾渗滤液。在水力停留时间不变的条件下,采用同步培养驯化法,控制生化系统DO值在3～4 mg/L,回流比为400%～500%,pH≥7.2,考察了处理系统对垃圾渗滤液中主要污染物的去除情况和MLSS、pH和SV30等运行指标的变化情况,结果表明,生化系统出水的NH3-N去除率>99%,COD平均去除率>50%;NF系统出水的COD去除率≥91%,NH3-N浓度<8 mg/L,且回收率≥75%,出水完全达到GB16889-2008标准中表2的污染物浓度限值和提标改造的要求。     

运行条件及温度对陈垃圾反应器效能的影响及菌群结构分析

以上海老港填埋场填埋垃圾为填料构建陈垃圾反应器,通过调节反应器的水力负荷、回流比以及所处的环境温度,考察了反应器对成熟垃圾渗滤液中氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、BOD5和COD处理效果的影响,同时采用PCR-DGGE方法分析了不同条件下微生物群落结构的变化。结果表明,在15℃温度下,水力负荷由8.5 L/(m3·d)升高至17 L/(m3·d)时,反应器对污染物BOD5和NH3-N的去除效率没有改变,而对COD和TN的去除效率有明显提升;当增加回流时,反应器对污染物的去除效果没有显著差异,未能提高脱氮效率;当环境温度从15℃提高到30℃时,NH3-N和BOD5接近完全去除,COD的去除率从73.1%提高到82.4%,TN的去除率从27.3%提高到43.7%,明显提高了反应器效能。群落结构分析表明,在本研究条件下增加回流比对反应器中细菌群落结构影响不大;提高水力负荷使得上部群落结构多样性提高;而温度提高时,反应器上、下部细菌的种类数量都明显增加,多样性提高。表明在陈垃圾反应器运行时,环境温度对其效能和群落结构的影响较大。     

矿化污泥生物反应器处理生活垃圾填埋场老龄渗滤液

经长时间稳定化形成的矿化污泥中,含有种类丰富和数量繁多的降解性微生物,具有处理渗滤液的潜力。建立3个矿化污泥生物反应器,即C1(粉煤灰0%),C2(粉煤灰9.1%),C3(粉煤灰16.7%),以处理垃圾填埋场老龄渗滤液。在单级矿化污泥反应器中,当进水COD和NH3-N分别约为1350和900 mg/L时,水力负荷为17.7～70.8 L/(m3.d),COD去除率可超过65%,氨氮的去除率可超过94%。粉煤灰的加入一定程度上降低了COD去除率,但有助于氨氮的去除。在二级矿化污泥生物反应器中(即C3～C1串联),水力负荷为35.4 L/(m3.d)的工况下,当COD、TOC、IC和NH3-N分别为1 500～2 500,500～900,1 200～1 600和1 200～1 450 mg/L时,出水可达到COD<300 mg/L,TOC<180 mg/L,IC<100 mg/L,NH3-N<5 mg/L。但是,矿化污泥生物反应器对渗滤液总氮的去除率较低,仅为20%左右。     

准好氧矿化垃圾反应床＋超声／芬顿联用技术处理垃圾渗滤液

针对垃圾渗滤液污染物浓度高、可生化性差等特点,采用准好氧矿化垃圾反应床＋超声／芬顿联用技术对垃圾渗滤液进行预处理。准好氧矿化垃圾床处理后渗滤液中COD、氨氮、总磷、色度的去除率分别为80％、85％、92％和85％。通过单因素实验和正交实验,确定了超声／Fenton法最佳工艺条件。经该组合工艺后,渗滤液中COD、氨氮、总磷和色度的最高去除率分别可达96％、86％、94％和95％,且出水无臭,颜色为淡黄色,BOD5／COD从0．16增至0．35左右,可生化性基本满足后续生物处理需要,且COD、总磷这2个指标达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889—2008）规定的排放标准。     

回灌型准好氧填埋场脱氮特性及加速稳定化研究

采用2个模拟填埋生物反应器,1号柱渗滤液简单回灌,2号柱为渗滤液回灌准好氧联合运行方式,研究了渗滤液回灌准好氧生物反应器填埋场的脱氮特性及加速垃圾稳定化特性.研究结果表明:渗滤液回灌准好氧填埋场具有很强的脱氮能力,2号柱由厌氧运行方式改为准好氧条件下,渗滤液中的氨氮和凯式氮浓度分别由最大值的3 198 mg/L和3 345 mg/L降低到第160 d的73 mg/L和81 mg/L,去除率分别为97.7%和97.6%,pH快速升高到8.0左右,COD浓度快速降低.渗滤液中溶解性有机物(DOM)分级结果表明,2号柱HA和FA含量的增加明显快于1号柱.2号柱DOM的三维荧光光谱特性发生了较大变化,荧光基团从60 d结构简单的类蛋白物质转变为95 d结构复杂的类胡敏酸和富里酸物质,而l号柱渗滤液DOM荧光基团一直是结构简单的类蛋白物质.结果表明回灌准好氧生物反应器填埋场的稳定化速度远快于简单回灌的生物反应器填埋场.     

有机碳对养殖池塘沉积物中反硝化、厌氧氨氧化的影响

养殖沉积物中反硝化作用对于缓解氮污染有重要的作用,沉积物中的反硝化和厌氧氨氧化菌可将化合态氮转变为氮气,从而有效降低污染,有机碳在该过程中有着重要的作用。为了解有机碳对养殖池塘沉积物中反硝化、厌氧氨氧化的影响,采取理化分析和分子生物学分析等方法,以养殖池塘沉积物为基质、人工配水为营养液,添加不同浓度的淀粉,分析120 h内底物亚硝氮(NO-2-N)、硝氮(NO-3-N)、氨氮(NH+4-N)和TOC浓度,并对反硝化、厌氧氨氧化菌群丰度变化和反硝化菌多样性进行分析。结果表明:淀粉浓度在150 mg·L-1时,NO-2-N和NO-3-N的去除率最高,分别达到98.90%和99.86%;NH+4-N去除率在淀粉浓度为50 mg·L-1时最高,为35.98%。随着淀粉浓度的增加,反硝化菌的丰度明显增加,但有机碳对厌氧氨氧化菌群具有抑制作用。当淀粉浓度为150 mg·L-1时,反硝化菌的丰度最大、多样性水平最高、物种数目最大,反硝化细菌优势菌属为未分类的变形菌属和β-变形菌属。     

微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-反硝化组合工艺处理餐厨沼液

针对餐厨沼液高氨氮、低C/N的特点,采用“微氧曝气-一段式厌氧氨氧化-BioClens反硝化”工艺,进行了餐厨沼液脱氮除碳的小试研究。经150 d的运行优化,系统稳定后该工艺的耗氧有机物 (以COD计) 、TN平均去除率分别达到81.3%和81.8%。微氧曝气单元为厌氧氨氧化单元消除餐厨沼液中有机物的影响并保留NH₄⁺-N,其耗氧有机物 (以COD计) 及NH₄⁺-N去除率分别为81.6%和13.7%,为厌氧氨氧化稳定运行提供保障。厌氧氨氧化单元是NH₄⁺-N的主要去除单元,稳定后运行后总氮去除负荷为0.480 kg·(m³·d)⁻¹;BioClens反硝化单元对前两段工艺中产生的NO₃⁻-N进行反硝化深度去除,在以乙酸钠为碳源,包埋固定化填料填充比为5%、C/N=3的情况下,其平均NO₃⁻-N去除率达90%。该工艺实现了对餐厨沼液经济高效处理,具有应用潜力。

     

The biological treatment of landfill leachate using a simultaneous aerobic and anaerobic (SAA) bio-reactor system

A set of simultaneous aerobic and anaerobic (SAA) bio-reactor system was used for the removal of organic pollutants and ammonia in the landfill leachate generated from Datian Shan Landfill in Guangzhou, China. The influent concentrations of COD and NH(4)(+)-N were 1000-3300 and 80-230 mg L(-1), respectively. The average effluent concentrations of COD and NH(4)(+)-N were 131 and 7 mg L(-1), respectively. The concentrations of COD and NH(4)(+)-N had reached the Chinese second grade effluent standard (COD<300 mg L(-1), NH(4)(+)-N<25 mg L(-1)) for this kind of wastewater. Gas chromatogram-mass spectrum (GC/MS) analysis was used to measure the organic pollutants in the landfill leachate. About 87 organics were detected in this landfill leachate, and 16 of them belong to the list of environmental priority pollutants established by the US Environmental Protection Agency. About 31 of the 87 organic pollutants were completely removed by the SAA bio-reactor, the concentrations of further 14 organic pollutants were reduced by more than 80%, and the removal efficiencies of the other 25 organic pollutants were over 50%.     

快速启动厌氧氨氧化用于老龄垃圾渗滤液脱氮及其机理分析

基于短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液,含有大量难降解有机污染物,且氨氮和化学需氧量浓度高,C/N比低等特点。本研究以厌氧硝化污泥作为接种污泥,采用升流式厌氧污泥床反应器(UASB),快速启动厌氧氨氧化反应,对其进行深度脱氮。探究启动厌氧氨氧化反应的最佳条件和脱氮性能,根据污泥形貌特征和微生物群落结构的变化,阐明厌氧氨氧化的作用机理。结果表明,厌氧氨氧化快速启动最佳条件：温度为(30±1) ℃、初始pH为7.5、NO₂⁻/NH₄⁺为1.25~1.50、无外加碳源和MLSS为4 200 mg·L⁻¹。历经60 d后,厌氧氨氧化成功启动,进水TN容积负荷最高为0.45 kg·(m³·d)⁻¹,TN容积负荷去除速率最高为0.36 kg·(m³·d)^-1,NH₄⁺-N、NO₂⁻-N和TN去除率超过80%。同时,UASB运行至第60天时,接种污泥形貌呈现花椰菜结构,微生物群落多样性减少,Planctomycetes门为优势菌群,其丰度为44.4%。Candidatus Brocdia属为第一优势菌属,其丰度为42.8%,证实厌氧氨氧化快速启动成功,AnAOB利用NO₂⁻-N为电子受体,以NH₄⁺-N为电子供体实现深度脱氮。综上所述,厌氧氨氧化的快速启动可为短程硝化处理后的老龄垃圾渗滤液深度脱氮提供参考。     

A novel design for anaerobic chemical oxygen demand and nitrogen removal from leachate in a semiaerobic landfill

The removal capacity of carbon and nitrogen from an artificial leachate was evaluated by using laboratory-scale columns, and a design was proposed to remove nitrogen more efficiently from a semiaerobic landfill. Five columns (i.e., two artificial municipal waste columns under anaerobic and semiaerobic conditions, an artificial construction waste column under semiaerobic conditions, and two crushed stone columns under anaerobic and semiaerobic conditions) were used. The influent load rates of organics [g chemical oxygen demand (COD)/m3 x day], NH4+, NO3- and aeration conditions for the columns were varied, and the removal capacities of the columns for COD, NH4+-N, and NO3--N were measured. Among the packed column materials, crushed stone was shown to be most effective in removing COD, NH4+ N, and NO3--N from artificial leachate. Average removal rates of crushed column under the semiaerobic condition (column D) for COD and NH4+-N were estimated at about 150 g COD/m3 x day and 20 g COD/m3 x day, while those of crushed column under anaerobic condition (column E) for COD and NO3--N at about 400 and 150 g COD/m3 x day, respectively. It also was found that denitrification and nitrification reactions in column D occurred at the same time, and the ratio of denitrification to nitrification was estimated to be about 80%. Therefore, an anaerobic structure, which could be attached to the bottom of a main pipe in a semiaerobic landfill, is suggested to remove nitrogen and organic substances more effectively.     

厌氧氨氧化工艺的启动及微生物群落结构分析

构建了2个装载不同填料的厌氧污泥床（UASB）反应器（R1：载活性炭的K3填料;R2：普通K3填料）,对比研究了2种厌氧氨氧化系统的启动特征、脱氮性能,分析了R1反应器的微生物群落结构变化规律,并对R1不同高程的基质去除特征和微生物群落组分进行了解析。结果发现,R1在第86天启动成功,短于R2的100 d,长期运行后R1和R2的最大氮容积负荷（NLR）分别为2.156和2.122 g·（L·d）-1,最大氮去除负荷（NRR）分别达到1.855和1.815 g·（L·d）-1。在R1中,内部基质浓度随高度增加而降低,进水NH4+-N浓度较低时（50、100 mg·L-1）和较高时（350、450 mg·L-1）,基质的去除分别集中在反应器高度0~7 cm和17~37 cm处,而且厌氧氨氧化菌含量与氮去除率间呈正相关关系。另外,R1运行过程中厌氧氨氧化优势菌种由Candidatus brocadia（20 d）变为Candidatus Jettenia和Candidatus Kuenenia的混合菌种（134 d）。