填埋场矿化垃圾生物反应床在废水处理中的应用

主要阐述填埋场矿化垃圾的概念、性质和矿化垃圾生物反应床处理废水的机理,介绍了矿化垃圾生物反应床在城市污水、填埋场垃圾渗滤液、畜禽废水、化工废水、含磷废水等各类废水处理中的应用状况,可以看出矿化垃圾生物反应床废水处理技术充分体现了固体废物处理中的“资源化”的原则,既降低了废水处理的成本,又解决了生活垃圾处置的问题,最后结合现状对矿化垃圾生物反应床的前景进行了展望。     

矿化垃圾生物反应床堵塞问题探讨

针对矿化垃圾生物反应床处理渗滤液的堵塞问题,研究并探讨了堵塞原因和堵塞治理、预防措施。结果表明:渗滤液中有机悬浮物在矿化垃圾表层的截留与吸附是造成矿化垃圾反应床堵塞的主要原因之一。在该文试验条件下,二级串联工艺中,第一级反应床的表层总有机碳含量随时间的延长而增加,总有机碳从最初的9.4%提高到发生堵塞时的10.7%;而中部垃圾的总有机碳含量则维持在9.4%～9.5%。第二级反应床表层和中部垃圾的总有机碳分别维持在9.2%～9.5%和9.0%～9.4%,未发生明显变化。通过矿化垃圾累计降解污染物的量,提出了矿化垃圾极限负荷和临界负荷的概念。     

准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的试验研究

在实验室对渗滤液进行一次过流处理,通过比较连续进水与间歇进水条件下准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的效果,探讨准好氧矿化垃圾床处理能力提高的可能性。试验结果表明,在水力负荷为5L/d时,连续进水条件下准好氧矿化垃圾反应床对渗滤液COD、NH3-N的去除率分别为85.68%、86.51%,较间歇进水分别高5.92%、5.78%。因而采用连续进水可提高准好氧矿化垃圾床的处理能力。     

矿化垃圾生物反应床处理渗滤液技术研究

实验准好氧型矿化垃圾生物反应床出水水质与配水水力负荷、配水频次及进水浓度的关系及准好氧型二级串连工艺对渗滤液的处理效果。结果表明,准好氧型矿化垃圾生物反应床在处理渗滤液时配水负荷宜不大于0.026L/(kg垃圾.次),进水CODCr浓度在10000mg/L时,其对CODCr的去除率在82%以上,而对氨氮的去除率可达99.7%以上。准好氧型二级串连工艺处理渗滤液其出水水质满足GB16889-1997二级排放标准,该工艺氨氮的出水远远低于16889-1997一级排放标准。     

矿化垃圾处理垃圾渗滤液的试验研究

试验研究了矿化垃圾细料与土壤作为生物反应床填料处理渗滤液效果的差异,以及加管通风条件对矿化垃圾柱和土壤柱处理渗滤液效果的影响. 结果表明:矿化垃圾细料对渗滤液中COD_Cr和NH₄＋-N的去除效果明显好于土壤. 在水力负荷为40 L/(m3·d)和布水时间为2.0 h的条件下,矿化垃圾细料对渗滤液中的COD_Cr和NH₄＋-N有良好的去除效果,去除率分别达73%和66%;而土壤对COD_Cr和NH₄＋-N的去除率分别只有52%和42%;加管通风条件使矿化垃圾对渗滤液的处理效果明显提高,对COD_Cr和NH₄＋-N的去除率分别提高了9%和26%.      

准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的脱氮菌群研究

为探明准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的生物脱氮机理,采用最大或然数计数法以及一系列的生化试验和镜检照片,研究了床层不同高度脱氮菌的数量和菌群结构.结果表明:床内亚硝化菌、硝化菌、厌氧反硝化菌和好氧反硝化菌的平均数量分别为5.3×106,7.5×106,6.9×103和2.5×105 g-1,亚硝化菌、硝化菌和好氧反硝化菌主要富集于反应床的表层和底部,厌氧反硝化菌主要富集于反应床的中部;从床内共分离出3株亚硝化菌,6株硝化菌,5株厌氧反硝化菌和6株好氧反硝化菌.准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的生物脱氮机理为同步硝化反硝化,主要发生在反应床的表层和底部.      

垃圾渗滤液原位处理工艺初步研究

垃圾填埋场渗滤液处理是垃圾填埋场配套设施中占有重要地位的一部分,垃圾填埋场运行费用中占有很大比例。文章利用铁碳床技术在模拟试验装置中进行垃圾渗滤液原位处理进行了研究。试验装置经过26周的运行表明,结合铁碳床的垃圾填埋工艺装置COD去除率为93.88%,BOD5脱除率达到93.64%,氨氮去除率为42.13%,渗滤液的BOD5/COD比值从0.276升高到0.287。与回灌技术和渗滤液铁碳后处理工艺相比,结合铁碳床的垃圾填埋工艺在渗滤液各指标处理方面具有较大的优势,处理效果优于回灌技术和渗滤液铁碳后处理结合的效果。     

矿化垃圾反应床反硝化处理NO废气的初步研究

实验室研究表明,利用矿化垃圾作填料的生物反应床在厌氧条件下可有效地处理NO废气。气体在反应床中的停留时间是影响NO处理效率的关键参数,NO去除率随着停留时间的缩短而降低。添加菌种可缩短生物反应床启动时间。厌氧条件下NO去除效果明显要好于好氧条件下的试验,利用微生物的反硝化作用处理NOx比生物硝化作用更具优势。图2表3参9矿化垃圾反应床反硝化处理NO废气的初步研究@张华$同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室环境工程/中冶集团建筑研究总院     

矿化垃圾粒径对垃圾渗滤液处理效果的影响

用准好氧矿化垃圾反应器来处理垃圾渗滤液,研究4 mm以下、4~10 mm、10~20 mm三种粒径的矿化垃圾对渗滤液的脱氮性能。结果表明:在水力负荷2 L/d,进水频率1次/d的条件下,粒径为4~10 mm的矿化垃圾处理渗滤液的效果最好,其渗滤液出水中氨氮和COD去除率分别达到92%和65%以上。     

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.     

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。     

序批式生物反应器填埋场的脱氮特性

采用3个填埋柱模拟序批式生物反应器填埋场: 1号柱装填新鲜垃圾,为对照柱,渗滤液简单回灌;2号和3号柱分别装填新鲜垃圾和腐熟垃圾,渗滤液交叉回灌.探讨了序批式生物反应器填埋场的氨氮去除率、反硝化能力以及厌氧氨氧化能力.结果表明:1号柱渗滤液的氨氮质量浓度在40 d内升高并趋于稳定;3号柱的氨氮去除率随时间的延续逐渐降低,从垃圾装填开始的100%降到90 d后的0,2号柱氨氮的累积去除率为40%左右.试验进行90 d后,分别将一定质量浓度的硝酸盐溶液添加到3个填埋柱内,结果表明,所使用的硝酸盐氮在2 d内几乎全部被去除, 证明3个填埋柱都具有很强的反硝化能力.3号柱在添加硝酸盐过程中硫酸根质量浓度升高,表明发生了自养反硝化反应.通过向填埋柱添加亚硝酸盐发现, 3号柱有一定的厌氧氨氧化能力,氨氮质量浓度下降10%～32%.      

碳酸盐-硫酸盐矿物强化垃圾渗滤液厌氧处理研究

厌氧消化通常是垃圾渗滤液生物处理的首要环节,但处理效率不高.本研究尝试通过添加碳酸盐、硫酸盐等矿物来提高垃圾渗滤液的厌氧转化效率.研究共设置5组厌氧生物反应器,包括投加硬石膏、方解石、石膏、白云石的反应器及空白对照,考察添加矿物对垃圾渗滤液厌氧消化的影响.从实验结果可以看出,添加矿物的反应器中COD的去除率可以达到75%左右,而空白对照组去除率尚不足60%,添加矿物反应器甲烷产量显著高于对照.从反应器中的p H变化可以看出,矿物的添加可以提高溶液中的p H.研究结果表明,添加碳酸盐/硫酸盐矿物对垃圾渗滤液中的有机物厌氧消化过程具有重要的促进作用.     

渗滤液回灌条件下生化反应器填埋场水分运移数值模拟

渗滤液回灌的填埋场生化反应器具有减少渗滤液处理难度、加速填埋场稳定化的作用,其中控制填埋场水分是研究的关键.通过对填埋场水分运移特征的分析,建立了渗滤液回灌条件下,生化反应器填埋场水分迁移的饱和-非饱和三维非稳定数学模型,并求其有限单元数值解,以此定量模拟和预报不同回灌条件下填埋场水分的时空分布规律并进行实用研究,从而可为生化反应器填埋场的设计和运行提供理论依据.     

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%.     

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.     

生活垃圾持续回灌纳滤浓缩液的产气与水质变化

膜处理技术已成为大多数填埋场处理渗滤液的常用方法,过滤后产生的浓缩液通常采用回灌法进行处置。虽然回灌法投资少、操作方便、运行费用低,但浓缩液高盐低生化性的特点可能导致在回灌后对垃圾的产气和渗滤液水质产生负面影响。通过模拟生化反应器,将纳滤浓缩液周期性回灌至由实际填埋场采集的高、低有机质垃圾样本中,监测甲烷产量、臭气浓度以及渗滤液水质。结果表明：相比清水对照组,回灌浓缩液对产甲烷过程具有抑制效果,且对低有机质含量垃圾的抑制比高有机质垃圾更强;回灌浓缩液后NH₃和H₂S的释放量变大,主要在快速产甲烷阶段和产甲烷衰减阶段释放;随着浓缩液回灌次数的增加,COD、BOD₅、NH₃-N、TN、动植物油呈现较好的去除效果,但出水盐浓度将持续上升并超过浓缩液本身。     

渗滤液回灌对其最终处理的影响中试研究

针对2座中试规模反应柱,分别考察渗滤液回灌和不回灌的情况,研究传统厌氧型生物反应器填埋场渗滤液回灌对其最终处理的影响.结果表明:回灌对渗滤液中的有机污染物有很好的去除效果,但对难降解物质以及氮、磷的净化效果不明显.回灌44周后,渗滤液的BOD5去除率达到98.5%,但出流的BOD₅/COD值仅为0.07,BOD₅/TN和BOD₅/TP分别为0.13和11,远低于厌氧条件下微生物生长适值,很难通过传统的生物处理方法净化.在设计生物反应器填埋场时,应该充分考虑到渗滤液经过回灌后组成特性,选择合适的渗滤液处理方案和填埋、回灌方式,充分利用垃圾体的净化作用.     

好氧填埋技术对渗滤液水质变化的影响

垃圾填埋场产生大量渗滤液,而一般厌氧型填埋场产生渗滤液中含有很高浓度的有机物。因此,渗滤液成为填埋场的难题。通过试验模拟垃圾的好氧填埋过程,并在此过程中对垃圾产生渗滤液中的COD、BOD5和NH 4+-N进行连续监测,通过试验初步得出:在好氧填埋条件下,垃圾堆体产生渗滤液中有机物和NH 4+-N浓度得到较大程度降低。渗滤液中COD、BOD5和NH 4+-N的降解率分别高达98.99%、99.94%和99.78%。