城市生活垃圾和污泥混合堆肥中氮素变化规律研究

进行了不同比例的垃圾和污泥混合的高温好氧静态堆肥小试试验,主要研究了堆肥过程中全氮、氨氮、硝态氮、水溶性氮以及有机碳等的变化.结果表明,堆肥过程中有机碳、全氮和碳氮比呈下降趋势;堆肥产品中全氮与其初始浓度成正比,初始浓度越高,结束时全氮越高;碳氮比在整个堆肥过程中变化不大;氨氮的变化显著,堆肥23 d,3种比例的混合样品(垃圾和污泥体积比分别为9∶1、5∶1和3∶1)中的氨氮分别由堆肥前的11.1、10.9、10.5 g/kg下降到1.1、2.1、3.1 g/kg;水溶性全氮和水溶性氨氮的下降趋势明显,水溶性氨氮是构成水溶性全氮的主要成分,堆肥前期温度的上升引起水溶性全氮和水溶性氨氮的迅速下降;硝态氮和水溶性硝态氮的浓度低,变化小;氮素损失主要在第3～10天的堆肥高温期,污泥量越大,氮素损失越严重,氮素损失率最高达45%.     

喀斯特石漠化土壤中施用城市污泥的环境影响分析

城市污泥广泛用于土壤增肥,但其中的重金属、氮等污染物可能对土壤和地下水环境造成潜在影响。为探索污泥在喀斯特石漠化土壤中进行土地利用的可行性,分析了不同污泥质量分数的混配土壤重金属含量,以及熟化过程土壤淋溶液中重金属、氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的含量。结果表明:(1)当混配土壤中污泥质量分数低于50%时,混配土壤中重金属均不超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)的农用地污染土壤风险筛选值;但总Cd在混配土壤中污泥质量分数为50%～75%时超标7.8%～32.8%,总Zn在混配土壤中污泥质量分数为75%时超标6.8%。(2)污泥质量分数为75%、熟化30d时,淋溶液中总Cu超过《地下水质量标准》(GB/T 14848—2017)Ⅳ类标准,其他情况下各重金属均不超标;土壤熟化过程中,混配土壤淋溶液中氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮均不超标。污泥在石漠化土壤中进行土地利用时,建议污泥质量分数低于50%,熟化30d以上。     

两级自养反硝化实现垃圾渗滤液的深度脱氮

针对目前生物工艺难以解决垃圾渗滤液深度脱氮的问题,探究了短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化(两级自养)工艺处理高氨氮、低C/N比垃圾渗滤液的脱氮效果。结果表明,当进水垃圾渗滤液中氨氮平均浓度为2 560 mg·L~(-1),COD值为4 000～5 000 mg·L~(-1)时,经过短程硝化反硝化-厌氧氨氧化处理后,总氮去除负荷可达1.19 kg·(m~3·d)~(-1)、总氮去除率可达93.1%(出水TN=176.3 mg·L~(-1))、COD去除率可达52.2%。但是,厌氧氨氧化反应器出水中NO_x~--N浓度为154.5 mg·L~(-1),仍未达到我国生活垃圾填埋场垃圾渗滤液处理排放标准(TN≤40 mg·L~(-1))。在厌氧氨氧化反应器之后串联硫自养反硝化,整体工艺最终出水NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N平均浓度分别为1.9、0.6、9.7 mg·L~(-1),TN≤15 mg·L~(-1),进水总氮去除率为99.5%。在短程硝化反硝化-厌氧氨氧化-硫自养反硝化两级自养深度脱氮反应系统中实现了垃圾渗滤液深度脱氮。     

淋滤原液性质对生活垃圾淋滤的影响

利用淋滤反应器(BIOBUNK reactor)处理经破碎后的生活垃圾,对淋滤液COD、pH、VFA、TS、VS/TS等参数与淋滤出渣含固率、VS/TS、固相减量率进行实验研究。实验结果表明,将厌氧出水与酸化的餐厨浆液的混合液作为淋滤原液较直接将厌氧出水作为淋滤原液,对淋滤处理效果更显著。淋滤液COD提高14%,VFA提高13%,TS、VS/TS提高1%、3.5%,而p H值降低0.6。淋滤固渣减量率提高1.8%,VS减量率提高6.7%。淋滤出渣湿基低位热值(LHV)约为16 900k J/kg,远高于原垃圾的3 490 k J/kg。出料热值高,可考虑做生物衍生燃料(biotechnology derived fuel,BDF)。     

短程硝化在垃圾渗滤液处理工程中的应用

针对垃圾填埋场渗滤液生物脱氮高耗能的问题,通过对A/O/N工艺处理垃圾渗滤液进行短程硝化反硝化调试,对溶解氧(DO)、污泥浓度(MLSS)、污泥龄(SRT)、混合液回流比、pH、碱度进行定性定量分析,研究了不同条件下垃圾渗滤液生物处理阶段COD、氨氮及总氮去除效果,探讨了影响亚硝酸盐氮积累的因素。结果表明,好氧池低溶解氧能成功启动短程硝化,垃圾渗滤液稳定实现短程硝化反硝化脱氮。运行条件为:O反应器DO浓度0.5～0.8 mg·L~(-1),N反应器DO浓度1.5～2.2 mg·L~(-1),MLSS 3 500～4 500 mg·L~(-1),污泥龄9～13 d,混合液回流比1 100%,N反应器pH 7.6～8.2,N反应器碱度1.1 g·L~(-1)。短程硝化调试后,硝化阶段亚硝化率稳定在85%以上,COD、氨氮及总氮去除率分别达95%、98.6%、94.2%以上,节省30%碳源量和20%曝气量。     

生活垃圾堆肥浸提液组成及其演化规律

堆肥浸提液与渗滤液组成相似,研究生活垃圾堆肥浸提液组成与演化特征可以为堆肥过程污染控制和堆肥质量改善提供科学依据。通过基本理化指标和三维荧光光谱分析,研究了生活垃圾堆肥浸提液的组成和转化特性。结果显示,在堆肥一次和二次发酵过程中,浸提液p H由5.43上升至9.24,无机阴离子无显著变化,电导率(EC)稳定在7.50m S/cm上下波动,ORP为正值,总氮从611.08 mg/L下降至177.43 mg/L,NH+4-N和NO-3-N浓度变化不明显,NO-2-N从未检出到后期达10.28 mg/L,有机氮从246.64 mg/L下降至172.52 mg/L。溶解性有有机物含量(DOC)从7 419.00 mg/L降至5 569.00 mg/L,其中的有机物发生降解和转化,生成胡敏酸和富里酸等物质。浸提液中重金属Fe、Cd、Cu、Zn、Cr、Mn、Ni和As浓度升高。通过研究发现,在堆肥中添加木屑等填料可以降低浸提液中NH+4-N的浓度,具有除臭作用,同时对p H值、EC和ORP均有调节作用,能提高堆肥的土地可利用性。     

机械淋滤-厌氧生物组合工艺处理有机生活垃圾中试研究

采用机械淋滤/厌氧生物组合工艺,充分发挥机械淋滤反应器的水解酸化功能和厌氧生物反应器的产甲烷功能,对有机生活垃圾进行了中试规模处理。厌氧生物反应器经过接种,15 d驯化完成。厌氧反应器出水回流淋洗水量对机械淋滤反应器运行特征有较大影响,当回流淋洗水量为3.0 m3/d时,淋滤液COD、VFA第8天时浓度分别为41 000 kg/L和2 000 kg/L。对机械淋滤反应器/厌氧反应器组合工艺进行了多批次实验,每吨有机生活垃圾平均产生沼气87.2 m3,甲烷含量稳定在75%,平均产沼系数为0.46 m3/kg COD,厌氧生物反应器出水COD平均值为560 mg/L,在对有机生活垃圾处理的同时实现有机生活垃圾资源化利用。     

城市生活污泥和矿化垃圾中氮磷淋失的模拟研究

通过模拟土柱实验,分析了城市生活污泥和矿化垃圾中氮磷的迁移对地下水的影响以及矿化垃圾对氮磷的去除特性.测定项目包括总磷、总氮、硝态氮、pH和电导率(EC).结果表明:施用污泥和矿化垃圾后淋滤液的pH呈下降趋势;EC和总氮都有显著增加;硝态氮增加特别明显,容易造成地下水污染;总磷变化不大,污染地下水的可能性较小.矿化垃圾对氮的去除作用不明显,反而增加了淋滤液中的氮素含量,但对磷的去除效果明显.因此,在利用矿化垃圾取代土壤时,应注意矿化垃圾中氮特别是硝态氮的污染.     

新型SBBR处理畜禽废水脱氮实验研究

以畜禽废水为处理对象,将序批式运行模式应用到好氧三相内循环生物流化床中,考察在不同模式下的处理效果及氮的转化情况。实验结果表明,在室温条件下,进水COD浓度为2 000 mg/L左右,总氮为140 mg/L左右时,保持溶解氧在2~2.5 mg/L,交替好氧/缺氧运行方式处理效果优于单一的好氧/缺氧方式;模式为3 h(曝气)-1.5 h(停曝)-1.5 h(曝气)-1 h(停曝)时系统对总氮和氨氮处理效果最好,总氮去除率达到90%,系统主要脱氮方式为同步硝化反硝化和短程硝化反硝化。     

生活垃圾加载介质层填埋法对初期渗滤液污染抑制效果研究

以传统卫生填埋柱R2为对照,通过往生物反应器填埋柱R1内加载可渗透反应介质层1和2进行模拟试验,主要探讨了填埋柱R1垃圾渗滤液COD、总氮、氨氮及总磷的变化趋势,探索一种新型的加载介质层垃圾填埋处理方法。试验结果表明,填埋20周后, R1柱COD浓度基本维持在40 000～45 000 mg/L间,约为R2柱的20%～30%;第24周,R1柱总氮和氨氮分别为206.5 mg/L和167.3 mg/L,在16～24周内,R1总氮和氨氮分别约为R2的14.5%～17.5%和36.2%～43.6%;18周时,R1柱总磷达最大值1.704 mg/L,至第24周降为0.673 mg/L, 整个实验过程R1柱总磷约为R2的0.15%～0.56%。     

城市污泥堆肥产品施用对沙荒地土壤理化性质及高羊茅生长的影响

通过盆栽实验研究了城市污泥堆肥产品4种施用比例(0、10%、25%和50%)对沙荒地土壤理化性质及高羊茅生长的影响,结果表明:污泥堆肥产品的施加使混配土壤p H值向更利于高羊茅生长的p H范围(6.0~7.0)变化,土壤电导率随着施肥比例的增大有显著的增加,当施肥比例为10%、25%、50%时,土壤电导率分别为不施肥沙土的11.93、12.66和19.81倍;城市污泥堆肥产品施用后可显著提高沙荒地土壤中全氮、全磷、全钾及有机质含量,施肥比例为10%、25%和50%的沙土中有机质含量分别是不施肥沙土的3.69、4.22和5.65倍。污泥堆肥产品的施入有利于高羊茅对营养元素氮、磷和钾的吸收,进而促进了高羊茅的生长,但是这种促进作用在实验初期较为缓慢,直到实验后期方才显现出来。当施肥比例为25%时,高羊茅对营养物质的利用率达到最高,确定其为沙荒地土壤改良较为适宜的施肥比例。     

原料对餐厨垃圾堆肥产品的影响及其绿地应用适宜性分析

以果蔬残余(VW)、食物残余(FL)及混配餐厨垃圾(MIX)为原料,用生化处理机进行堆肥处理,分别测定比较堆肥产品的肥力特性和污染特性,并探讨其绿地应用适宜性。研究表明,总氮、总磷和有机质含量MIX>VW>FL,均值分别为23.8、3.88和525 g/kg,符合相关标准;重金属及可挥发性有机污染物含量很低,除FL产品的镍含量外均未超标;氯离子、动植物油含量均值分别高达11.1 g/kg和37.9 g/kg,施用于绿地时应控制用量;含水率、杂质含量较高,有臭味;种子发芽指数(GI)除MIX外均未达到50%。可见,原料对堆肥终产物有显著影响,VW比FL更适宜用于生产肥料,MIX产品比单一成分堆肥产品养分更均衡,毒性更低;餐厨垃圾肥料的绿地应用具有广阔前景,但需严格控制盐分及油脂含量,并改善堆肥工艺以提高产品质量。     

微电解强化微生物菌种对高氨氮低碳氮比黑臭水的脱氮研究

针对高氨氮低碳氮比(C/N)黑臭水进行脱氮研究,通过硝化菌和反硝化菌共同作用,并在后期耦合铁碳微电解(IC-ME)强化脱氮。单因素控制变量实验表明,硝化菌和反硝化菌在30℃硝化/反硝化效果较优,平均氨氮去除率为71.62%,硝态氮去除率可达到67.52%;在溶解氧(DO)为3 mg/L时硝化效果较好,平均氨氮去除率达到了70.08%;在后期投加150 g/L铁碳填料时,反硝化效果最好,2#和3#反应器硝态氮去除率最高分别提高到了81.78%和91.17%。长时间运行反应器后,氨氮去除负荷达到0.193 kg/(m³·d),化学需氧量(COD)去除负荷达到1.786 kg/(m³·d)。单独的微生物菌种针对高氨氮低C/N黑臭水脱氮还有一定的局限性,通过后期耦合IC-ME,脱氮效率明显提升,总氮(TN)去除率可从45.65%提升到58.91%。     

开孔陶粒的制备与同步硝化/反硝化生物反应器的构建

为了在常规淡水养殖条件下实现同步硝化/反硝化(SND)脱氮,研究了自制陶粒组建SND生物反应器的脱氮能力。结果表明,在陶土中添加1.5%(质量分数)纸纤维,900℃烧蚀6h,可制得内部具有丰富开孔孔隙结构的多孔陶粒;利用该陶粒构建SND生物反应器,在常规淡水养殖条件下,可顺利启动SND反应,亚硝态氮在第2天时开始显著积累,氨氮质量浓度在第6天起即可从15mg/L降至检测限以下;开孔陶粒借助内部孔隙形成好氧/厌氧微环境,抑制亚硝酸盐氧化细菌(NOB)生长并促使氨氧化细菌(AOB)成为优势菌,同时陶粒对溶液中氨氮具有选择吸附能力,促进了SND生物反应器的脱氮作用。     

添加腐熟污泥对生活垃圾堆肥氮素转化与损失的影响

研究添加腐熟污泥对垃圾好氧堆肥过程中氮素转化与损失的影响,实验设置生活垃圾与腐熟污泥质量比分别为1∶1、2∶1和4∶1,以单独生活垃圾为对照,主要监测堆肥过程中固相(TN、氨氮、硝态氮和亚硝态氮)和气相(NH_3和N_2O)中氮素转化规律。结果表明:与单独生活垃圾相比,生活垃圾与腐熟污泥比例为1∶1和4∶1时,有机氮与TN损失明显减少;至堆肥结束4组堆体铵态氮与硝态氮相较于堆肥初期均有不同程度提高,其中4∶1组铵态氮与硝态氮提高最多,分别为32.3%和86.1%;亚硝态氮含量在整个堆肥过程中一直处于下降趋势;腐熟污泥的添加使物料堆肥过程中氨气和N_2O的释放量随着腐熟污泥添加量的增加而减小。总体而言,由于腐熟污泥对氨气良好的吸附性能和其含有的大量亚硝酸盐氧化菌,加入堆肥后减少反硝化途径N_2O的产生,从而减少生活垃圾堆肥过程中氮素损失和温室气体的释放。     

不同质量比的膨松剂对家庭生物有机垃圾堆肥的影响

为解决家庭生物有机垃圾堆肥反应中含水率高、含有机质多等问题,选择秸秆作为膨松剂对家庭生物有机垃圾进行堆肥处理,重点研究添加不同质量比的膨松剂对堆肥反应中堆体温度、含水率、有机质、pH、电导率及堆料质量减少率等评估堆肥质量参数变化的影响.结果表明,添加质量分数为5%、10%及20%的膨松剂的堆肥反应在第2天堆体温度超过55℃,并持续3 d以上,而添加质量分数为30%的膨松剂堆肥由于其含水率较低(约55%)在整个堆肥反应中堆体温度都低于55℃;堆肥1周内,有机质及含水率下降显著;添加20%膨松剂堆肥的堆料质量减少率最为明显,达39.6%;堆肥反应中,pH在5.5～8.5,在腐熟期pH趋于稳定,呈弱碱性;电导率随堆肥进行呈上升趋势,4种不同质量比膨松剂堆肥产品的电导率均位于1.88～1.96 mS/cm,可以安全使用.     

餐厨垃圾自然升温堆肥工艺研究

为研究餐厨垃圾发酵生产有机肥的可行性,优化堆肥发酵工艺,对堆体C/N、辅料、翻堆频率、粒径和pH值等可变因素进行了堆肥研究,结果表明,餐厨垃圾堆肥发酵的最佳条件为:C/N 20～27,以粒径<5 mm的稻草为辅料,含水率(65±5)%,翻堆频率1次/d(以保持堆体温度不超过70℃),一个堆肥周期内翻堆15～20次,堆肥周期为20 d左右。产品理化指标检测符合有机肥料标准(NY525-2002),且堆肥工艺重复性好,生产成本低,具有较高的应用价值。     

短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统处理集便器污水

集便器污水具有高有机物、高悬浮物、高氨氮、高磷及低碳氮比的特点。采用一体式短程硝化-厌氧氨氧化耦合反硝化系统进行集便器污水的污染物去除效能研究。结果表明,将氨氮为400～500 mg·L^-1、COD约400 mg·L^-1的集便器污水作为实验进水,按照分阶段分比例的进水方式,经过约75 d运行,最终出水氨氮及总氮仅为40.20 mg·L^-1和67.40 mg·L^-1,去除率分别为90.84%和86.90%,总氮去除负荷为0.141 kg·(m³·d)^-1。微生物分析结果表明,Candidatus＿Brocadia始终是系统内的厌氧氨氧化优势菌属,且运行稳定后其相对丰度达到约30.70%。本研究可为集便器污水脱氮工艺应用技术提供参考。     

舟山定海护城河氮磷含量季节变化研究

在舟山定海护城河的城西河、城东河、南珍河和蓬莱河设置了20个调查站点,于2016年5月(春季)和9月(秋季)进行了总氮、总磷分析。结果显示,定海护城河总氮浓度波动较大,春季质量浓度为(5.18±0.63)mg/L,秋季为(6.70±0.59)mg/L。总磷浓度相对较为稳定,春季质量浓度为(0.753±0.097)mg/L,秋季为(0.751±0.095)mg/L。大部分调查站点总氮与总磷的质量浓度比小于10。     

曝气生物滤池中碳和氮代谢特性

用充填陶瓷滤料的曝气生物滤池研究碳和氮代谢特性.曝气生物滤池进水氨氮为52 mg/L左右、COD为100 mg/L左右和回流比为200%时,经过20多d的运行,出水氨氮小于0.05 mg/L、COD小于25 mg/L、亚硝态氮为4.7 mg/L和硝态氮为7.1 mg/L,COD去除率达75%,氨氮去除率达99.9%,总氮去除率达78%;过大和过小的回流比对曝气生物滤池的运行性能都是不利的.研究成果可以应用于一般城市污水以及含低COD、高氨氮工业废水的处理.