生活垃圾填埋操作方式对覆土中Ⅰ型甲烷氧化菌的影响研究

填埋场覆土中的甲烷氧化菌可削弱填埋场的温室气体释放,其中I型甲烷氧化菌对环境条件的改变反应灵敏.实验采用16S rDNA特异性聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)结合变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)基因指纹技术研究不同填埋操作方式,包括高密度聚乙烯膜(high-density polyethylene liner,HDPE)隔离、渗滤液亚表面灌溉和植被种植,对城市生活垃圾填埋场表层覆土中I型甲烷氧化菌的群落结构和多样性的影响.16S rDNA序列的系统发育分析结果表明,供试土壤中的I型甲烷氧化菌均属于甲基杆菌属(Methylobacter).从香农-威纳多样性指数(Shannon-Wiener diversity index)和主成分分析的结果可以归纳得到:渗滤液亚表面灌溉和植被种植比HDPE膜隔离对表层覆土中I型甲烷氧化菌群落结构的影响更大,它们会降低I型甲烷氧化菌的多样性,并且推测渗滤液亚表面灌溉会抑制Methylobacter的生长.无HDPE膜隔离的土壤中,即有填埋气体侵入的土壤中,随填埋气体作用于土壤时间的延长,I型甲烷氧化菌的群落结构会发生变化;覆土时间分别为3周、1.5 a和5 a的土壤中,I型甲烷氧化菌的香农.威纳多样性指数在覆土1.5a时达到最大值.     

生物反应器填埋场的发展及应用研究

缩短垃圾稳定化时间,并有效地收集和处理渗滤液及填埋气体,是促使传统卫生填埋法向生物反应器填埋场发展的主要因素。生物反应器填埋场通过回灌渗滤液等控制手段,改善填埋场内部微生化环境,加速填埋场稳定化进程。生物反应器填埋场的关键在于渗滤液收集系统、防渗系统、气体收集系统和渗滤液回灌系统。一些在运行的全规模生物反应器填埋场证明了这种操作方式能加快垃圾降解和填埋气体的产生,减少渗滤液处理量。然而还有一些经济和技术上的不确定性,包括持久有效性、压实度和氧化-还原环境等因素都需要进一步研究。     

活性碳为载体的生物反应器填埋场模拟实验研究

生物反应器填埋场是一种新型的垃圾卫生填埋场,可以加速填埋场的稳定及甲烷的产生。通过模拟试验探讨了加装了活性炭载体的生物反应器填埋场在不同操作条件下的产气情况及COD,pH值、挥发性脂肪酸的变化趋势。试验证明添加活性炭做载体的反应器不仅有助于垃圾降解及渗滤液中COD。浓度的降低,而且填埋气中甲烷含量也较高;但是简单的两相型反应器却不利于甲烷气体的产生和CODCr的降解,这是由于其水解速度慢,水解反应时间长引起的。     

卫生和生物反应器填埋场夏季N2O释放的研究

采用静态箱/气相色谱(GC)法现场监测了杭州市天子岭废弃物处理总场卫生填埋场和生物反应器填埋单元夏季的N₂O释放通量,并讨论了相关影响因素. 研究发现:卫生填埋场覆土后N₂O释放通量(以N₂O-N计)随垃圾填埋龄的增加而大幅降低,其均值(18.07 μg/(m2·h))为生物反应器填埋单元(5.57 μg/(m2·h))的3倍多. 垃圾填埋龄、覆土土质与结构及填埋场操作方式是影响填埋场N₂O释放的主要因素,这些因素均主要通过改变覆土的理化特性而影响N₂O的释放. 采用多元线性逐次回归分析得到:卫生填埋场N₂O与覆土含水率和有机碳(SOC)质量分数构成的线性方程显著相关(R2＝0.86,P<0.01);生物反应器填埋单元N₂O的释放通量与覆土含水率、碳氮比(w(C)/w(N))和w(NO₃-)构成的线性方程显著相关(R2=0.89,P<0.01).      

生物反应器填埋场场内脱氮机理小试研究

虽然相对于传统的填埋场而言,渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统有利于促进填埋层微生物的生长,但并不能促进垃圾有机污染物的彻底厌氧降解,甚至会导致高浓度氨氮的积累而增加场外处理难度;为此,通过实验室动态模拟试验,进行了渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统和脱氮型生物反应器填埋场系统对填埋垃圾的脱氮性能及脱氮机理的初步研究.结果表明,脱氮型生物反应器填埋场系统所提供的生物空间环境更有利于反硝化细菌的生长与繁殖,其反硝化细菌的数量始终比常规的渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统高1～3个数量级;其氨氮去除效果达到90%左右,远远优于渗滤液回灌型生物反应器填埋场系统.     

硫化氢对填埋场生物炭改性覆土的甲烷氧化的影响

填埋场覆土中甲烷氧化菌的生物氧化作用,是填埋场CH4最主要的自然减排途径,但通常传统的覆土材料CH4氧化能力并不足.生物炭可用于强化填埋场覆土的CH4氧化性能,同时,填埋气中的硫化氢(H2S)也易被生物炭吸附转化,可能为CH4氧化带来潜在影响,需要进一步探究和揭示.在前期实验基础上,设计了一种生物炭改性覆土材料,接种富...     

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     

垃圾填埋场覆盖材料的甲烷氧化能力与甲烷氧化菌定量分析

分别采用厌氧瓶培养方法和荧光定量PCR技术定量测试了6种典型填埋场覆盖材料的甲烷氧化能力和甲烷氧化菌数量,并分析了典型覆盖材料甲烷氧化能力与甲烷氧化菌含量及物料特性的相关关系。结果表明:厌氧填埋陈腐垃圾、准好氧填埋陈腐垃圾和老覆土的甲烷氧化速率约高于粪便堆肥和垃圾堆肥1个数量级,约高于新覆土2个数量级;厌氧和准好氧填埋陈腐垃圾的甲烷氧化菌含量约高于老覆土和粪便堆肥1个数量级,约高于垃圾堆肥和新覆土2个数量级。覆盖材料的甲烷氧化菌数、甲烷氧化速率与物料填埋或驯化时间呈极显著正相关(p<0.01);甲烷氧化菌数与覆盖材料的甲烷氧化速率、含水率、总氮呈显著性正相关(p<0.05);覆盖材料的甲烷氧化速率与其理化性质之间无明显相关性,而是与覆盖材料本身的甲烷氧化菌含量显著相关。     

生物反应器填埋场系统中城市生活垃圾原位脱氮研究

采用填埋垃圾上层间歇曝气充氧或渗滤液回流前经好氧、硝化反应器处理的方式,营造生物反应器填埋场系统内生物脱氮环境,研究了其中生活垃圾原位脱氮的性能.结果表明,在填埋垃圾稳定化过程中,88%以上的含氮化合物以渗滤液的形式溶出.填埋垃圾上层间歇曝气充氧或渗滤液经好氧、硝化反应器处理后回流的生物反应器填埋场系统对渗滤液总氮的处理效果较好,实验结束时,渗滤液总氮量仅为对照填埋场的28.7%和14.3%.     

厌氧分步生物反应器系统处理城市生活垃圾的试验研究

以生活垃圾中COD溶出量为研究参数,试验研究了厌氧分步生物反应器系统和渗滤液直接回灌填埋场中的有机物降解规律与产甲烷特征.结果表明:厌氧分步生物反应器系统可显著促进生活垃圾及渗滤液中有机污染物的降解,加速填埋垃圾稳定化,其COD溶出总量与填埋时间的对数呈极显著的线性相关性.厌氧分步生物反应器中产甲烷反应器的产气量占总产气量的80%,甲烷含量55%～69%,较适容积COD负荷为6.5～7.5g/(L·d).     

晋江市铜锣山垃圾填埋场的植被重建

根据影响垃圾填埋场植被重建的各种因素(主要包括填埋气体、填埋场的表面沉降、最终覆土层温度和厚度、最终覆土层的土壤特性、植物种类、渗滤液),提出在封场工程的设计和施工过程中应采取的措施,并按国外垃圾填埋场植被重建的一般步骤,提出了铜锣山垃圾填埋场植被重建的实施方案。     

矿化垃圾床反应器厌氧甲烷氧化协同生物脱氮的研究

垃圾卫生填埋过程中逸散的甲烷与渗滤液处理过程中反硝化段不够彻底产生的硝酸盐对周围环境具有严重的威胁,反硝化厌氧甲烷氧化技术可实现甲烷与硝酸盐的同步去除,极具应用前景.本研究通过模拟垃圾填埋过程,以矿化垃圾作为垃圾填埋的覆土层与反硝化厌氧甲烷氧化微生物的接种源,建立了矿化垃圾床系统.结果表明,反应系统在140d的运行期间...     

中试规模厌氧型生物反应器填埋场的启动

对生物反应器填埋场启动的优化方案进行了考察,以每周回灌渗滤液量分别为1.6,0.8,0.2m3的3个模拟试验柱(记作R1、R2、R3)和1个每周回灌0.1m3清水的对比试验柱(记作R4)为研究对象,分析试验柱进出水水质变化和填埋气体产生情况.结果表明,较高的回灌水力负荷能够加速垃圾中有机质的溶出,提高填埋气体的产生速率.R1~R4的COD_Cr净流出总量之比为6.75:3.74:1.16:1.00,累计气体产生量之比为100.00:7.92:4.78:1.30.启动初期采用较大的回灌水力负荷不利于生物膜的附着生长,可先采用较低的回灌负荷进而逐步提高.较大的回灌量有利于加速填埋场的稳定化,R1在45周时出水水质已呈现“老龄”渗滤液的部分特征,COD_Cr降低到1870mg/L,BOD5/COD_Cr降至0.12.气候条件对回灌渗滤液的污染负荷有重要影响,进水氨氮浓度旱季最高值3475mg/L,雨季最低值1274mg/L.生物反应器填埋场的启动时间宜选择在雨季.     

生物反应器填埋场中邻苯二甲酸二丁酯的迁移转化

基于填埋垃圾和渗滤液这一整体系统,以传统卫生填埋场(CL)为对照,研究了模拟回灌型生物反应器填埋场(RL)和两相型生物反应器填埋场(BL)中邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的迁移转化特征.结果表明,实际垃圾填埋的CL、RL和BL垃圾及渗滤液均检测到DBP,其中垃圾中DBP的初始含量约为18.5μg.g-1.各填埋场的稳定化进程顺序为BL>RL>CL,稳定化进程影响着DBP在垃圾中的降解行为,相比于填埋场产酸期,填埋场产甲烷期时的环境条件更有利于DBP的降解.至实验结束(310 d),CL、RL和BL垃圾沉降率分别为7.0%、11.9%和24.3%,垃圾中DBP的残留含量分别约为2.1、1.3和0.8μg.g-1,DBP去除率分别约为89.5%、93.9%和96.6%.DBP残留总量变化符合指数衰减模型,实验后期不同运行工艺的填埋场中DBP残留总量差异显著,渗滤液回流明显加速了DBP的生物降解,而产甲烷反应器的引入更能促进DBP在填埋场中的去除.     

填埋垃圾和渗滤液中CH4氧化菌的丰度研究

应用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-Time Quantitative Polymerase Chain Reaction,简称实时荧光定量PCR)技术对填埋场垃圾和渗滤液中CH₄氧化菌的pmoA基因进行定量分析. 结果表明:实时荧光定量PCR技术可用于渗滤液和垃圾中CH₄氧化菌的定量分析. 对于厌氧和准好氧填埋,初期渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于稳定期;准好氧填埋体渗滤液中CH₄氧化菌的数量均高于厌氧填埋体. 准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着填埋龄的增加呈先增加后降低的趋势,并在填埋后的9个月左右达到最大值,与准好氧填埋体CH₄产生的规律相似. 同时,准好氧填埋垃圾中CH₄氧化菌的数量随着距导气管距离的增加而降低,但不同填埋时期的变幅不同,与准好氧填埋体O₂和CH₄的迁移规律有关. 此外,对渗滤液和垃圾样品的研究表明,准好氧填埋体垃圾填埋层内部存在大量的CH₄氧化菌,具有显著的CH₄氧化能力.      

回灌渗滤液pH和VFA浓度对填埋层初期甲烷化的影响

采用人工配制渗滤液回灌模拟填埋柱的方法,研究了回灌渗滤液中pH和VFA对填埋层甲烷化的影响.实验结果表明,回灌渗滤液酸性条件(pH=6)下,且回灌渗滤液中存在一定量的VFA时,填埋层仍可迅速甲烷化;并且VFA浓度越低,填埋层甲烷化过程稳定时间越短.回灌渗滤液pH为7时,保证填埋层仍能快速进入甲烷化阶段的最高VFA浓度不应超过4000 mg·L-1(以C计).研究结果表明,生物反应器填埋初期,以回灌为目标的渗滤液预处理工艺的出水水质要求可适当降低,这既有利于控制渗滤液预处理的成本,也可避免预处理后渗滤液中有机酸浓度过低,导致填埋层可转化为甲烷的有机碳过量流失.     

填埋场终场覆盖层甲烷氧化行为实验室模拟研究

利用和强化填埋场终场覆盖层土壤的甲烷氧化能力是控制填埋场温室气体排放的一种经济和有效的手段.以杭州天子岭填埋场终场覆土为研究对象,采用柱实验方法对填埋场终场覆盖层的甲烷氧化行为进行模拟研究.实验结果表明,模拟柱整体甲烷氧化速率由实验初始的3.33 mol·m-2·d-1增至8.33mol·m-2·d-1,表征了甲烷氧化菌群的生长与增殖;覆土层氧气的空间分布与其中的甲烷氧化活动有显著的交互影响,甲烷氧化活动在10～20 cm深度最为强烈;整个实验过程中,甲烷氧化后转化为二氧化碳的比例为51%,其余的碳被微生物所固定.     

生物反应器填埋场渗滤液回灌影响特性研究

通过模拟实验,研究了渗滤液回灌前加热、加入厌氧污泥进行微生物接种、变化渗滤液回灌频率等操作运行方式对生物反应器填埋场渗滤液特征的影响.结果表明,回灌前对渗滤液进行加热、加入污泥进行微生物接种有利于生物反应器填埋场渗滤液有机污染物浓度的快速下降;较低的渗滤液回灌频率有助于生物反应器填埋场快速进入产甲烷阶段.      

不同填埋结构渗滤液回流对填埋场渗滤液水质的影响

通过分析不同填埋结构下渗滤液回灌对填埋垃圾产生的渗滤液水质的影响,进一步验证"生物反应器"的原理,为今后垃圾填埋场合理选择填埋方式及渗滤液回灌的开展提供相应参数。     

渗滤液作基质培养甲烷氧化菌的工艺优化

甲烷氧化菌菌液可用来制备高甲烷氧化率的填埋场覆盖材料。分析了渗滤液预处理对甲烷氧化菌培养的影响,优化了渗滤液作基质培养甲烷氧化菌的工艺。结果表明:补充N、P能改善培养效果,使培养液的最高甲烷氧化率提高30%以上,稀释效果不明显。甲烷氧化会降低渗滤液中金属元素的浓度,Mn、Fe和Cu等元素含量过低可能成为老龄渗滤液甲烷氧化菌培养的限制因素。