膜生物反应器在垃圾渗滤液处理工程中的应用研究

介绍膜生物反应器的基本原理、优点、类型和影响因素,总结膜生物反应器在垃圾渗滤液处理工程中的应用现状及进展。工程应用实践表明,膜生物反应器固液分离效果好、污泥负荷高、可截留大分子难降解有机物、剩余污泥产量低、占地面积小、易于实现自动化,在垃圾渗滤液处理领域具有很好的应用前景。根据工程实际经验,针对膜生物反应器在渗滤液处理工程中的应用,提出工程设计和运行控制方面的建议。     

Occurrence and removal of organic micropollutants in the treatment of landfill leachate by combined anaerobic-membrane bioreactor technology

Organic micropollutants,with high toxicity and environmental concern,are present in the landfill leachate at much lower levels than total organic constituents (chemical oxygen demand (COD),biochemical oxygen demand (BOD),or total organic carbon (TOC)),and few has been known for their behaviors in different treatment processes.In this study,occurrence and removal of 17 organochlorine pesticides (OCPs),16 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs),and technical 4-nonylphenol (4-NP) in landfill leachate in a comb...     

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.     

垃圾渗滤液中难降解有机物与氮同步脱除试验研究

通过UASB模拟系统研究了不同环境因子对垃圾渗滤液中难降解有机物及氮同步去除效果的影响,分析了UASB模拟系统利用垃圾渗滤液中腐殖质类物质为碳源,对渗滤液中难降解有机物及氮的去除效果。结果表明,pH为7.9~8.4,ORP在-200~-100和-300~-200 mV范围内COD去除率分别为92.05%和95.08%,总氮去除率分别为62.03%和66.73%。三维荧光光谱分析表明,渗滤液中腐殖质类物质荧光强度呈降低趋势,表明垃圾渗滤液中的反硝化菌可利用部分垃圾渗滤液中难降解有机物进行反硝化。COD与总氮去除的最佳ORP范围为-300~-100 mV,实现了垃圾渗滤液中有机物与氮的同步脱除。     

膜生物反应器处理晚期垃圾渗滤液亚硝化性能及其抑制动力学分析

采用连续流MBR反应器处理晚期垃圾渗滤液,考察其亚硝化性能;并探讨底物、产物和毒性物质对亚硝化性能的抑制及其动力学特性.结果表明,在进水NH₄⁺-N浓度为(280±20) mg/L时,通过控制DO为0.5~1 mg/L,pH值为7.8~8.2和温度为(30±1)℃,成功启动MBR的亚硝化工艺,在第32d时, NO₂^--N积累率为84.27%;后逐步升高进水负荷,并提高DO至2~3 mg/L,逐渐实现MBR系统中以晚期垃圾渗滤液原液为进水的亚硝化,在第112d时,系统出水NO₂^--N浓度为889 mg/L, NO₂^--N积累率为97.23%.底物、产物和毒性物质的抑制实验表明,毒性物质对微生物的抑制作用强于底物和产物;当毒性物质浓度(以COD计)为1600.2 mg/L时,氨氧化速率下降了22.15%,而相应条件下若以FA为单因子抑制时,氨氧化速率下降了4.74%~6.49%,若以FNA为单因子抑制时,氨氧化速率相比下降了14.46%~15.86%.分别采用Haldane底物抑制模型、Aiba产物抑制模型以及修正后的毒性物质抑制模型对实验数据进行非线性拟合,相关系数R²分别为0.9821、0.9961和0.9924,并得到底物、产物和毒性物质的抑制动力学模型.     

渗滤液循环对填埋气体产生量影响的实验研究

以上海市生活垃圾组成为依据,通过填埋模拟柱实验研究了不同渗滤液循环方式对新鲜垃圾填埋层填埋气体(LFG)产生的影响.渗滤液循环方式包括:原液循环、厌氧预处理后循环、好氧预处理后循环、原液与陈垃圾柱出水混合后循环.结果表明,原液循环抑制了甲烷化进程,产气速率小,产气期分散.渗滤液经适当预处理后循环均能改善LFG的各项气量指标,表现为产气速率显著提高、产气期集中(本实验条件下约1a);Qt(实际累积产气量)增加,Q有效 Qt值(甲烷浓度大于50%的填埋气体量与实际累积产气量的比值)大于0 80,Qt Qp值(实际累积产气量与计算总产气量的比值)大于0 4.但渗滤液经不同预处理后循环对LFG各项气量指标的优化效果不同,排序为厌氧预处理后循环>原液与陈垃圾柱出水混合后循环>好氧预处理后循环.优化LFG各项气量指标的关键是:①缩短填埋层进入稳定的甲烷化阶段的时间;②减少垃圾中有机物的场外去除量.而渗滤液的预处理程度和方式对这两个因素有直接影响.     

Evolution on qualities of leachate and landfill gas in the semi-aerobic landfill

To study the characteristics of stabilization in semi-aerobic landfill, large-scale simulated landfill was constructed based on the semiaerobic landfill theory. Consequently, the concentrations of chemical oxygen demand (COD), ammonia nitrogen, and nitrite nitrogen, and the pH value in leachate, as well as the component contents of landfill gas composition (methane, carbon dioxide, and oxygen) in landfill were regularly monitored for 52 weeks. The results showed that COD and ammonia concentrations declined rapidly and did not show the accumulating rule like anaerobic landfill, and remained at about 300 and 100 mg/L, respectively, after 48 weeks. Meanwhile, the descending rate reached 98.9% and 96.9%, respectively. Nitrate concentration increased rapidly after 24 weeks and fluctuated between 220–280 mg/L after 43 weeks. The pH values were below 7 during the first 8 weeks and after that leachates appeared to be alkaline. Carbon dioxide was the main composition in landfill gas and its concentration remained at a high level through the whole stabilization process. The average contents of carbon dioxide, oxygen, and methane varied between 19 vol.%–28 vol.%, 2 vol.%–8 vol.%, and 5 vol.%–13 vol.%, respectively. A relative equilibrium was reached after 48 weeks. The highest temperature in the landfill chamber could amount to 75.8 degrees centigrade.     

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。     

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.     

Effect of leachate recycle and inoculation on microbial characteristics of municipal refuse in landfill bioreactors

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｄｉｓｐｏｓａｌｏｆｗａｓｔｅｔｏｌａｎｄｆｉｌｌｉｓｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｄｉｓｐｏｓａｌｆｏｒｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｍｏｓｔｏｔｈｅｒｗａｓｔｅｓｔｒｅａｍｓ .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｎｏｎｌａｎｄｆｉｌｌｉｎｇｗｈｉｃｈｈａｓｐｒｅｖｉｏｕｓｌｙｂｅｅｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｈｏｉｃｅｆｏｒｍａｎｙｃｉｔｉｅｓｉｓａｔａｃｒｉｓｉｓｐｏｉｎｔｆｏｒｔｈｅｒｅａｓｏｎｓｏｆｓｈｏｒｔｅｒｌｉｆｅ ,ｓｐａｃｅａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ ,ｃｏｓｔａｎｄｐｏｌ…     

硅藻土预处理垃圾渗滤液的试验研究

垃圾渗滤液成份复杂,较难处理。硅藻土具有较强的吸附性能和化学稳定性,因为硅藻土具有较好的絮凝沉淀性能,所以常应用于污水处理中。通过在渗滤液中进行硅藻土不同投加量的试验发现:硅藻土用量越大,絮凝效果越好;串联样中去除污染物的效果明显好于同等投加量的非串联样;在投加硅藻土的同时,适量复合其他絮凝剂像聚合氯化铝(PAC)等,处理效果会更好。后续处理如果再利用膜生物反应器(MBR),处理后的垃圾渗滤液排放标准将大大提高。     

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.     

紫外催化过硫酸盐深度处理垃圾焚烧厂渗滤液

为研究垃圾焚烧厂渗滤液生化出水的处理特性,对比了单独紫外(UV)体系、单独过硫酸盐(PS)体系以及紫外/过硫酸盐(UV/PS)体系深度处理垃圾渗滤液效果,发现UV/PS体系对渗滤液中有机污染物的去除效果较另外两体系的效果优异,因此采用UV/PS体系处理典型难降解有机物腐殖酸并考察体系的处理效能.在初始腐殖酸浓度为200...     

Three-stage aged refuse biofilter for the treatment of landfill leachate

A field-scale aged refuse(AR) biofilter constructed in Shanghai Refuse Landfill,containing about 7000 m3 aged refuse inside,was evaluated for its performance in the treatment of landfill leachate. This AR biofilter can be divided into three stages and can manage 50 m3 landfill leachate per day. The physical,chemical,and biological characteristics of AR were analyzed for evaluating the AR biofilter as leachate treatment host. The results revealed that over 87.8%-96.2% of COD and 96.9%-99.4% of ammonia nitrog...     

Landfill leachate production, quality and recirculation treatment in northeast China

Introduction Landfill is still the m ost com m on w ay to treat m ore and m ore m unicipal solid w aste (M SW ) in all over the w orld, especially in C hina (Feng and C hen, 2000). H ow ever, the leachate produced from landfill is very com plicated and va…     

UV-Fenton体系处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

采用紫外(UV)耦合Fenton反应产生活性氧物种降解准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中的难降解污染物.考察了初始pH值、双氧水和二价铁(Fe~(2+))投加量对污染物去除效能的影响,并采用醇类猝灭实验和三维荧光技术解析了体系产生的主要活性氧物种及其腐殖质的降解机制.结果表明,UV-Fenton体系可协同、有效地处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中的污染物.增大双氧水和二价铁投加量可提高体系降解有机物的能力与反应速率,初始pH值为3.0时有机物降解效果最佳,中性与碱性环境均会显著抑制体系对有机物的降解.在H_2O_2投加量为0.084 mol·L~(-1),Fe~(2+)投加量为0.056 mol·L~(-1),初始pH值为3.0的条件下,渗滤液尾水COD去除率与反应速率常数最终分别为77.22%和0.04679.经UV-Fenton体系处理后,得益于体系主要的活性氧物种·OH与O■对渗滤液尾水中芳香类有机物质的有效降解,同时,可见区荧光峰值降低了51.00%,紫外区荧光峰值先增大后减小.因此,渗滤液中大分子物质大幅减少,小分子物质相对增多.     

铁离子循环电解法处理垃圾填埋场晚期渗滤液

使用箱式电化学反应器,采用铁离子循环电解工艺处理垃圾填埋场晚期渗滤液,确定了硫酸铁的剂量,考察了该工艺去除污染物的效率与主要因子对污染物去除的影响.实验结果表明,铁离子循环电解工艺对垃圾填埋场晚期渗滤液具有良好的处理效果,在电压3.80V、pH值为3.0、电解时间40min条件下,电解后的渗滤液满足二级排放标准的要求;硫酸铁的合理浓度为1000mg·L-1;电解电压不宜超过4.0V,电解时间不宜超过40min;渗滤液中氯离子的浓度对COD和NH 4-N的去除有显著影响,浓度越高COD和NH 4-N去除效果越好,且其对NH 4-N去除的影响大于对COD去除的影响.     

生物反应器填埋场有机物变化模型研究

生物反应器填埋场可以对渗滤液进行原位处理,同时加速垃圾的稳定化. 为了考察生物反应器填埋场中有机物质量浓度的动态变化及其影响因素,根据质量守恒和有机物降解动力学原理,建立了填埋场渗滤液中有机物质量浓度动态变化模型,采用四阶经典Runge-Kutta算法对模型进行了求解,通过室内模拟试验数据对模型中的参数进行了率定.结果表明,模型计算结果和试验监测数据符合较好,说明该模型可以比较精确地预测填埋场渗滤液可降解有机物的质量浓度. 鉴于获取数据的限制,对模型的输入参数进行了敏感性分析.结果表明,有机物从固相向液相的迁移速率常数(_ls)和液相有机物降解的速率常数(_l)的变化对模型的模拟结果影响较大.      

Comparison between controlled landfill reactor and conditioned landfill bioreactor

Bioreactor landfills allow a more active landfill management that recognizes the biological, chemical and physical processes involved in a landfill environment. The laboratory-scale simulators of landfill reactors treating municipal solid wastes were studied, the effect of solid waste size, leachate recirculation, nutrient balance, pH value, moisture content and temperature on the rate of municipal solid waste (MSW) biodegradation were determined, and it indicated the optimum pH value, moisture content and temperature decomposing MSW. The results of waste biodegradation were compared with that of the leachate-recirculated landfill simulator and conservative sanitary landfill simulator. In the control experiment the antitheses of a decreasing trend of the organic load, measured as biological oxygen demand and chemical oxygen demand, was shown. An obvious enhancement of effective disposal from conservative sanitary landfill (CSL) simulator, to the leachate-recirculated landfill (LRL) simulator and to the conditioned bioreactor landfill(CBL) simulator would be noted, through displaying the compared results of solid waste settlement, heavy, metal concentration in leachate, methane production rate, biogas composition, BOD and COD as well as their ratio.     

生物反应器填埋条件下垃圾生物质组分的初期降解规律

在经甲烷化填埋层渗滤后的渗滤液循环回灌的新鲜垃圾填埋层内,以生物质分类表征为基础,分析了新鲜垃圾填埋层内固相各生物质组分（总糖、蛋白质、脂肪、纤维素和木质素）的初期降解规律.结果表明,垃圾中原有总糖组分和蛋白质的快速水解发酵是新鲜垃圾填埋后产生高有机质浓度渗滤液的主要机制;脂肪和纤维素的降解产物不是填埋初期高有机质浓度渗滤液的主要来源;纤维素是填埋层稳定产甲烷阶段的主要碳源,其水解速率可能是甲烷化过程的限速步骤;纤维素/木质素之质量比可作为指示填埋垃圾稳定化的指标.各生物质组分的初期降解速率常数均在0.01至0.1之间,而填埋气体中甲烷体积分数在60d内达到45%.食品垃圾组分富集的生活垃圾,应用生物反应器填埋技术时,必须具备足够的降解容量以代谢填埋初期固相中总糖和蛋白质快速水解产生的酸性液相产物.