垃圾填埋场生物覆盖材料筛选及甲烷减排

通过模拟柱实验研究了消化污泥、矿化垃圾和黏土作为垃圾填埋场生物覆盖材料的甲烷氧化能力。3种材料的甲烷日氧化率平均值、总氧化率和氧化速率V(CH4)分别是:消化污泥10.27%、75.82%、1.76 mmol/(kg·d);矿化垃圾11.05%、75.61%、2.04 mmol/(kg·d);黏土9.05%、68.15%、1.33 mmol/(kg·d),消化污泥和矿化垃圾对甲烷的氧化能力均大于黏土。进一步探讨了消化污泥中添加粉煤灰、建筑垃圾和黏土进行改性后对甲烷的氧化能力,考察了改性污泥的渗透系数和抗压强度。结果表明:粉煤灰对消化污泥的改性效果最好,其日氧化率平均值、总氧化率和V(CH4)分别达到17.27%、92.37%和2.35 mmol/(kg·d),粉煤灰与消化污泥以1∶1～1.5∶1混配后可满足填埋场对覆盖材料渗透系数和抗压强度的要求。     

生物过滤法净化垃圾填埋场温室气体甲烷的研究进展

生物过滤法是一种低费用、无二次污染的减少垃圾填埋场温室气体甲烷排放的方式,是垃圾填埋气净化的一种很好的选择.介绍了净化垃圾填埋场甲烷的生物过滤器类型及甲烷氧化微生物,概述了生物过滤器氧化甲烷的影响因素、操作条件,并分析了其发展趋势.     

垃圾填埋场甲烷氧化菌及甲烷通量的研究

采用静态箱法、滚管计数法和气相色谱法,对6个不同封场时间填埋区的甲烷通量、覆土层甲烷氧化菌数量和甲烷氧化速率的变化趋势进行了测定,并分析了它们与封场时间、植被覆盖率等因素之间的相关性。结果发现6个填埋区甲烷通量的变化范围在-0.34～5.31 mg/(m2.h)之间;覆土层甲烷氧化菌的数量范围为3.10×107～20.77×107 cfu/g干土,甲烷氧化速率在1.65×10-8～4.34×10-8mol/(h.g)之间。覆土层甲烷氧化菌的数量与甲烷氧化速率呈正相关,但前者并不是后者的决定性因素;甲烷通量高时可刺激甲烷氧化菌数量及氧化速率的提高,且三者均与封场时间呈显著负相关,与植被覆盖率呈负相关;当含水率大于15%时,随着覆土层含水率的增加,甲烷氧化速率呈下降趋势;覆土pH、有机质和铵态氮与甲烷氧化速率等无明显相关性。提高覆土层的甲烷氧化速率可有效减少垃圾填埋场的甲烷排放。     

生物反应器填埋场产甲烷规律的模拟研究

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生物反应器填埋场在不同操作条件下的产甲烷情况及COD、pH值的变化趋势。试验证明较高的回灌频率有助于垃圾降解、产甲烷速率的升高及渗滤液中COD浓度的降低；污泥接种起缓冲作用，使垃圾的降解及产气速率更趋向平稳；甲烷的产生与COD的降低是同步进行的，因此可以通过COD的变化趋势来判断产甲烷情况。研究建立了反映垃圾含水率影响填埋场产甲烷的数学模型，该模型具有简便、直观、准确等优点。     

不同生物覆盖层厚度对甲烷氧化的影响研究

利用和强化垃圾填埋场生物覆盖层的甲烷氧化能力是控制垃圾填埋场温室气体排放的一种经济和有效的手段。以陶粒和堆肥复合基质生物覆盖层为研究对象,采用实验室模拟柱试验方法对不同厚度(30～80 cm)生物覆盖层的甲烷氧化行为进行为期4个月的研究。试验结果表明,不同厚度生物覆盖层的甲烷氧化速率以30 cm厚度最佳;生物覆盖层氧气的空间分布与柱中甲烷氧化活动有显著的交互影响;以碳同位素(δ13C)测得80 cm生物覆盖层中甲烷的氧化率为41.73%。     

渗滤液耦合矿化垃圾制备甲烷氧化菌菌液

利用甲烷氧化菌菌液增加材料中甲烷氧化菌的数量,可以得到高甲烷氧化率的填埋场甲烷生物氧化覆盖材料。研究发现,渗滤液原水和渗滤液处理尾水均能促进甲烷氧化菌的生长,可利用渗滤液耦合矿化垃圾混合培养制备甲烷氧化菌菌液用于填埋场甲烷减排。填埋龄长的渗滤液原水有着较好的培养效果,得到的菌液在4 d内最高甲烷氧化速率达到2.68 mL/h,超过甲烷氧化菌培养液(nitrate minimal salt medium,NMS)的实验结果。渗滤液中总氮、无机碳、总有机碳和Ni元素的含量对甲烷氧化菌的培养过程影响较大,适用于甲烷氧化培养的渗滤液应满足:总氮1 400 mg/L,总有机碳55 mg/L,Ni元素0.4 mg/L,总磷含量较高。     

生物接触氧化处理渗滤液有机物的动力学模型研究

以重庆黑石子垃圾填埋场渗滤液生物接触氧化工艺为依托,针对其处理效果的局限性,设计了强化预处理-生物接触氧化反应器,并进行生物接触氧化反应器试验及其有机物降解动力学模型研究,旨在优化运行参数,提高渗滤液处理效果.结果表明,改进后系统比原工艺处理效果好,COD、NH4 -N、TN平均去除率分别达到95.83%、97.60%、85.60%;出水水质得到大幅度提高,出水COD、NH4 -N、TN平均质量浓度分别为235、35、199 mg/L.对生物接触氧化反应器内垃圾渗滤液有机物降解生化反应过程进行量化研究,得到微生物生长动力学模型为1/θc=0.918 7q-0.002 5;根据生物接触氧化反应器内基质消耗过程的物料平衡,得到生物接触氧化反应器处理垃圾渗滤液有机物生物降解的动力学模型为q=1.09S/(10 230 S).试验结果为生物接触氧化反应器的优化控制、设计与放大提供了参考依据.     

生物反应器填埋场产甲烷规律的模拟研究

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生物反应器填埋场在不同操作条件下的产甲烷情况及COD、pH值的变化趋势.试验证明较高的回灌频率有助于垃圾降解、产甲烷速率的升高及渗滤液中COD浓度的降低;污泥接种起缓冲作用,使垃圾的降解及产气速率更趋向平稳;甲烷的产生与COD的降低是同步进行的,因此可以通过COD的变化趋势来判断产甲烷情况.研究建立了反映垃圾含水率影响填埋场产甲烷的数学模型,该模型具有简便、直观、准确等优点.     

自来水厂污泥作填埋场覆盖材料的试验研究

作者对上海市闵行自来水厂污泥渗透系数、重金属含量、浸出液性质进行了分析研究 ,研究结果表明 ,在10 0kPa压力 (一般填埋场压实设备的压实压力 )下 ,污泥的渗透系数为 1.3× 10 -7cm/s ,符合国家规定 ,污泥可以作为填埋场终场覆盖材料。同时 ,边坡稳定的分析研究结果还表明 ,该厂污泥铺设的斜坡倾角不宜超过 16 .5度     

低温等离子体催化氧化甲烷的实验研究

采用电容耦合等离子体和催化剂协同作用对干空气中的甲烷进行了氧化实验,并和没有放置催化剂时进行了对比,结果表明,放置催化剂后甲烷的分解效率明显提高,反应产物中CO2的选择性增加,副产物NO和NO2的浓度减少,反应所需的能耗降低.甲烷的最终氧化产物为CO、CO2和H2O.     

非均相催化臭氧化降解水中苯酚动力学

在常温常压下对MgO催化臭氧化降解苯酚的动力学进行了详细研究,考察了MgO加量、臭氧投加量、pH值、苯酚初始浓度和反应温度对催化臭氧化降解苯酚废水的反应速率常数k的影响,分析了多相催化臭氧化的反应活化能,构建了反应动力模型。结果表明,臭氧对苯酚的催化降解遵循表观拟一级反应动力学,且反应速率常数k随着MgO加量(20~80 mg·L-1)的增加而增大,在MgO加量为40 mg·L-1时达到0.185 7 min-1;随着臭氧加量(0.54~5.5 mg·min-1)的增加,k从0.030 49 min-1增大到0.217 77 min-1;随着溶液初始pH(1.7~10.15)的升高,k从0.087 75 min-1增加到0.205 49 min-1;随着初始苯酚浓度(50~400 mg·L-1)的增加,k从0.253 68 min-1降低到0.036 82 min-1;随着反应温度(10~50 ℃)的增加,k从0.120 62 min-1增加到0.466 46 min-1。证明了催化臭氧化降解苯酚的表观反应速率常数分别与催化剂加量、臭氧加量、pH和反应温度成正相关,与苯酚初始浓度则成负相关。反应活化能较低(Ea＝2.616 7×104 J·mol-1),并且动力学模型计算数值与实际数据吻合良好(平均相对误差为8.9%)。     

厌氧复合床/生物接触氧化反应器处理垃圾渗滤液

采用厌氧复合床/生物接触氧化反应器(UBF/BCOR)处理垃圾渗滤液.试验结果表明,经60 d微生物培养,UBF/BCOR顺利完成启动;通过变负荷试验.确定UBF/BCOR的COD容积负荷最大为9.54 kg/(m3·d);UBF/BCOR稳定运行后期,COD总去除率平均为87.8%,BOD5总去除率平均为93.5%,NH3-N总去除率平均为72.4%,去除效果较好;UBF/BCOR的pH大致保持在弱碱性,能够满足微生物生长需要,因此试验过程中不需调节pH.     

填埋场污染控制新标准下生物反应器填埋场的机遇与挑战

生物反应器填埋场是近20年发展起来的一种新型填埋方式,具有很多传统填埋场不具备的优点。《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)的发布,对填埋场的污染控制提出了更高的要求。该新标准中一些条款的变动,给生物反应器填埋场在中国的推广和应用提供了机遇和挑战。对此进行分析,以供生物反应器填埋场的选择、设计和运行管理作参考。     

混凝-催化氧化-水解酸化-生物接触氧化法处理染料废水的中试研究

采用混凝-催化氧化-水解酸化-生物接触氧化法处理高浓度难降解分散染料废水.比较分析了O_3、UV/TiO_2/O_3,UV/O_3/H_2O_23种高级氧化法的处理效果.结果表明,UV/TiO_2/O_3对废水COD和色度有较高的去除率.可明显改善废水的可生化性,废水的BOD_5/COD由0.05～0.07升高至0.42～0.46.在混凝沉淀单元HRT为1.5 h.催化氧化单元(UV/TiO_2/O_3)HRT为3.0 h,水解酸化HRT为10.0 h,生物接触氧化HRT为10.0 h的最佳条件下,该组合工艺对废水COD和色度总的去除率分别可达95.0%、99.5%.     

修饰金电极对甲烷的电催化氧化

采用连续电位扫描法对含有Pd(Ⅱ)离子的溶液进行多次循环电位扫描,将钯沉积到金电极、多壁碳纳米管(WCNTs)-Nafion修饰的金电极上,制备了钯纳米、钯纳米-WCNTs修饰的金电极(Pd/Au、Pd-WCNTs/Au电极),利用循环伏安法、交流阻抗法对修饰电极的电化学特性进行了表征,利用差分脉冲法及计时电流法分别研究了Pd/Au电极、Pd-WCNTs/Au电极、Au电极及Pb电极对甲烷电氧化的催化活性,并研究了电极的稳定性和重现性,结果表明,Pd-WCNTs/Au电极对甲烷具有最高的电催化活性,重现性好、稳定性高。     

淡水系统中甲烷厌氧氧化古菌的研究进展

甲烷厌氧氧化古菌(ANMEs)是甲烷厌氧氧化过程中的重要微生物种群,对自然生境甲烷削减的意义重大,目前研究多集中在海洋系统,而关于ANMEs古菌在淡水系统的研究较少,其相关作用机理和工程应用的研究也尚处于初步阶段。在综合文献及前期研究基础上,介绍了ANMEs为主线的淡水系统甲烷厌氧氧化机制,分析了ANMEs的微生物学特性及地理分布,系统梳理了ANME-2d古菌针对不同电子受体(NO3-、Fe3+、Cr6+等)的电子转移体系研究进展;指出了ANME-2d及其他ANMEs可能根据环境改变而选择不同的电子受体,其相对应的电子转移机制也不同。通过对不同电子受体下的ANME-2d及其他ANMEs在淡水系统中的作用机制进行讨论分析,可为淡水系统甲烷厌氧氧化机制和碳循环过程提供理论依据,并为在工程中应用ANMEs实现同步污染物处理和甲烷削减提供新的思路。     

负荷与混合方式对厌氧膜生物反应器中甲烷气-液分配特征的影响

厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactors, AnMBR)出水普遍存在过饱和的溶解性甲烷(dissolved methane, DCH₄),易造成能量流失和温室效应,阐明AnMBR中甲烷气-液分配特征对提高甲烷回收率具有重要意义。为此,本文研究了负荷和混合方式对AnMBR中甲烷气-液分配特征的影响。结果表明,在35 ^oC,负荷为0.6~1.8 kg·(m³·d)^–1的条件下,AnMBR实现了较好的有机物去除效果(COD去除率>90%),运行过程DCH₄均处于过饱和状态(过饱和度为1.3~2.1),随着负荷的提升DCH₄浓度升高,过饱和度有所下降;相比于循环混合,在浪式脉冲混合条件下的甲烷传质系数(K_La)更大,其中DCH₄浓度、过饱和度及DCH₄占进水COD的比例均较低。AnMBR大部分进水COD转化为甲烷,主要以气态形式存在 (50.2%~60.0%)。浪式脉冲混合时反应器总能耗比循环混合降低了85.9%~88.0%,提升负荷有利于实现AnMBR处理废水过程的能量平衡。     

生物脱氮与甲烷化耦合的EGSB-BAF工艺模拟

以活性污泥3号模型(ASM3)为平台,通过引入厌氧氨氧化和甲烷化过程、以2步硝化-反硝化取代1步硝化-反硝化过程以及区分硝酸盐和亚硝酸盐条件下的内源呼吸过程,建立了同时具有甲烷化、厌氧氨氧化和2步硝化反硝化功能的EGSB-BAF工艺模型.该模型包括5种微生物、28个生物过程,同时考虑了温度、pH值和抑制性物质对生物过程的影响.以实验室EGSB-BAF集成工艺的实验数据,结合灵敏度分析对部分模型参数进行了校核.采用校核后的模型对集成工艺EGSB段和BAF段出水的COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度进行模拟,结果表明,EGSB段和BAF段的出水中COD、NH4+-N、NO2--N和NO3--N浓度的模拟值与实测值的误差在可接受范围内.表明模型能够描述工艺的主要生物反应过程,可以作为指导工艺研究、设计和运行优化的手段.     

生物催化氧化法脱除H2S的填料选择研究

针对H2S污染的严峻形势,构建了包括催化再生装置和生物滴滤器的生物催化氧化装置,进行了装置的填料选择研究.经对比试验得出填料脱硫性能的优劣顺序为:沸石＞焦炭＞多面空心塑料小球.在温度为30 ℃、进气量为0.25 m3/h、进气H2S为2 000 mg/m3、喷淋量为1 000 mL/h、喷淋液的pH为1.97、Fe3 为0.05 mol/L的条件下,装填沸石的生物催化氧化装置的出气H2S浓度足以达到<恶臭污染物排放标准>(GB 14554-93)规定的一级厂界标准值.试验证明,生物催化氧化法是有效的新型脱除H2S技术,具有良好的经济、社会及环境效益,应进一步开展中试研究.     

生物催化氧化法脱除H2S的试验研究

针对H2S污染的严峻形势,构建了包括催化再生装置和生物滴滤器的生物催化氧化装置。该装置以沸石为填料,以氧化亚铁硫杆菌为脱硫菌种,通过微生物和Fe3+的双重氧化作用高效脱除H2S。试验确定了装置的适宜喷淋量和沸石的最佳粒径。在温度为30℃,进气量为0.25 m3/h,进气H2S浓度为2500mg/m3,喷淋量为1000mL/h,喷淋液的pH值为1.97、Fe3+浓度为0.05 mol/L的条件下,出气H2S浓度足以达到GB14554-93规定的一级厂界标准值。试验证明,生物催化氧化法是一种新型高效的脱硫技术,应进一步开展中试研究。