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.

城市生活垃圾填埋场渗滤液粘度研究

采用旋转粘度计测试了CODCr浓度为 10 0 0～ 75 0 0 0mg L、温度在 5～ 70℃范围内的渗滤液粘度。实验结果表明 ,相同温度下渗滤液的粘度值与CODCr浓度呈线性关系 ;不同浓度渗滤液中溶质性质的差异是造成渗滤液比浓粘度差异的原因 ;研究填埋场水分运移时 ,可以不考虑粘度对渗滤液流动的影响。

城市生活垃圾渗透系数测试研究

采用常水头测渗实验,对不同压实密度和水力梯度下的新鲜垃圾与陈垃圾的渗透系数进行测试,根据达西定律求得渗透系数值.由于垃圾的不均匀性、小颗粒的运动和大孔隙沟道流的形成和改变,实验初始阶段渗透系数值先增大至峰值,然后缓慢降低直至趋于稳定.实验稳定后,新鲜垃圾压实密度为0.75～0.95 t/m3时,渗透系数值约为1.26E-03～1.43E-03 cm/s.陈垃圾在压实密度分别为1.2和1.4 t/m3时,渗透系数为8.29E-04和1.35E-04 cm/s.

生物质组成差异对生活垃圾厌氧产甲烷化的影响

采用批式实验,通过分析液相性质和产气过程,比较了生活垃圾中2类主要的生物质组分(食物类废物和纤维类废物)及其不同含量在厌氧降解时甲烷生成过程的差异.结果表明,食物类废物累积产甲烷量远高于纤维类废物,其有机物的快速水解酸化,为快速产甲烷化提供了必要的底物.纤维类废物产甲烷速率相对较低,水解是其厌氧产甲烷化过程的控制步骤.生活垃圾的产甲烷量可以根据食物类废物和纤维类废物的比例推算而得,食物类废物含量越高,其累积产甲烷量越大.采用厌氧消化工艺有利于含食物类废物量高的垃圾的能量回收,而因食物类废物快速水解导致的液相挥发性有机酸积累是该工艺必须解决的关键性技术问题.

甲烷13C同位素比值表征温度对甲烷生成途径的影响

采用测试气相碳同位素比值的方法比较了中温厌氧降解和高温厌氧降解过程中甲烷(CH4)生成途径的差异,表征了生活垃圾厌氧消化过程CH4生成途径的演变,并结合气液相化学组分和产甲烷菌荧光原位杂交(FISH)分析对同位素表征结果进行了验证.中温(35℃)条件下,垃圾降解初期甲烷13C同位素比值(1δ3CH4)下降至-69.5‰,表明此阶段CH4主要产生自CO2还原途径;随着垃圾降解进入快速产CH4阶段,δ13CH4值相应迅速上升至-23.8‰,说明乙酸发酵逐渐成为CH4生成的主要途径,FISH实验结果也发现此阶段以乙酸发酵型产甲烷菌Methanosarcinaceae为主;当产CH4速率逐渐减小进入稳定期时,δ13CH4值迅速降低至-55‰后相对稳定,说明乙酸发酵途径的比例减小,并且维持在较稳定的水平.高温(55℃)条件下,δ13CH4值始终维持在约-70‰,表明甲烷主要由CO2还原作用生成,在快速产CH4阶段,乙酸氧化和CO2还原作用是CH4生成的重要途径.

生物反应器填埋的沉降加速效应

通过实验室填埋柱模拟实验,研究了生物反应器填埋操作方式对填埋层沉降的影响。结果表明:与传统卫生填埋方式相比,回灌经厌氧生物处理后渗滤液的生物反应器填埋方式能够加速填埋层的沉降,140 d内沉降提高比例达10%以上。我国填埋垃圾高含水率、高易腐有机物含量的特性,使得其填埋层的次沉降系数高于文献值。填埋垃圾有机物降解量及其引起的垃圾水分排出量与填埋层沉降有显著相关性,表明有机物降解是引起填埋层沉降的重要因素,也是造成生物反应器填埋与传统卫生填埋方式初期沉降差异的主要原因。

填埋场内部水分运移数学模型研究进展

填埋场内部水分运移对渗滤液的水质和产生速率有重要影响。对于生物反应器填埋场,控制填埋场内部的水分分布是研究的关键之一。综述了填埋场内部水分运移数学模型的研究进展,指出了目前模型中存在的问题和今后研究的方向。

生活垃圾焚烧厂贮坑沥滤液的污染与可处理特性

通过对生活垃圾焚烧厂贮坑沥滤液历时6个月的常规污染物监测,分析了沥滤液中溶解性有机物(DOM)分子量分级和重金属在不同分子量DOM中的分布,以探讨沥滤液的污染与可处理特性.结果表明:沥滤液有机污染程度高.沥滤液中有机物以非溶解性(约占有机物总量的23%)和分子量<4 ku的DOM(超过DOM总量的88%)为主,低碳有机酸和醇的总量占沥滤液中DOM(分子量<4 ku)的50%.沥滤液中重金属含量高,在DOM各分子量分级中,重金属主要与分子量<4 ku的DOM相关,尤其是Zn和Ni的分布占90%以上,并且重金属(除As和Hg外)的分布与有机物的分布呈显著的正相关性.根据沥滤液的性质,宜采用混凝或厌氧-好氧生物方法对其进行处理.

土壤因素对填埋场终场覆盖层甲烷氧化的影响

以填埋场三种不同性质的终场覆土为对象,考察了其各自的甲烷氧化速率,并采用其中氧化速率最大的土壤进行柱培养,进而通过对出柱土样进行含水率与氨氮投加量的双因素正交实验,考察它们对土壤甲烷氧化能力的影响.实验结果表明:不同土壤的甲烷氧化能力存在显著差异,这与土壤的理化性质及其覆盖龄有关;氨氮的投加对甲烷氧化的抑制作用并不明显;低含水率(5%)下土壤的甲烷氧化几乎停止,而甲烷氧化最适含水率为15%;含水率相对氨氮而言,是影响填埋场覆土甲烷氧化的主要因素.

卫生和生物反应器填埋场夏季N_2O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(18.07μg/(m2.h))为生物反应器填埋单元(5.57μg/(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).

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3.33mol·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10～20cm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.

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4000mg·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.

生物反应器填埋场初期的重金属释放行为

以库容10万m3的生物反应器填埋单元1.5年的渗滤液水质监测结果为依据,研究了该填埋单元初期的重金属释放行为.结果表明,渗滤液低pH值和高溶解性有机物(DOM)含量使渗滤液中的重金属浓度超过标准限值;但随着填埋层进入稳定产甲烷化阶段,重金属浓度显著下降,渗滤液中的腐殖质是影响此阶段重金属迁移的重要媒介.渗滤液中悬浮性固体、DOM分子量分级测试和VisualMinteq模型模拟计算结果表明,渗滤液中的重金属主要以与有机物,特别是以与腐殖质结合的形态存在.预测填埋单元内重金属的溶出过程可持续数百年.

回灌渗滤液VFA浓度对填埋层甲烷化代谢的影响

处于稳定产甲烷阶段的填埋层具有降解回灌渗滤液有机物的能力,但高浓度渗滤液的主要组分(挥发性脂肪酸(VFA))可能影响填埋层的甲烷化代谢,导致填埋层对回灌渗滤液有机物降解效率恶化.采用实验室模拟填埋柱回灌不同ρ(VFA)模拟渗滤液的方法,研究不同VFA负荷对稳定产甲烷阶段填埋层甲烷化代谢的影响.结果表明:稳定产甲烷填埋层具有处理高ρ(VFA-C)渗滤液的能力,其有机碳的转化能力小于1.0 g/(kg.d);当回灌渗滤液中的ρ(VFA-C)大于14.8 g/L(有机负荷为2.2 g/(kg.d))时可抑制填埋层的甲烷化代谢,但这种抑制可随着回灌渗滤液中ρ(VFA-C)的降低而得到解除;为保证填埋层内垃圾的降解,应控制回灌渗滤液的有机负荷不超过1.0 g/(kg.d).

面向Agent与Web服务的工作流技术研究和应用

本文结合当前的新技术Agent和Web服务，提出的一种工作流模型实现框架。该框架中设计了全局工作流管理Agent，定点管理Agent，工作流管理Agent和角色管理Agent等实现工作流引擎的功能；在工作流建模中增加了对Web服务韵支持，实现流往的自动化／半自动化运行。该框架能够有效降低企业开发成本，提高开发效率。

城市生活垃圾填埋场沉降模型比较

分析了典型的生活垃圾填埋场沉降经验模型(Lingetal.模型)、土壤动力学模型(Sowers模型和ISPM模型)的机理,并依据法国某城市生活垃圾填埋场为期4a的现场实际沉降量监测结果,率定了3种模型的模型参数,据此预测了相应填埋堆体的长期沉降情况,比较讨论了各模型预测结果的差异,并对预测结果进行了验证。结果表明,各模型短期预测结果与实测值偏差都不大,可作为填埋场短期附加库容估算的工具;从模型预测结果的准确性和便于应用2方面综合考虑,Sowers模型更为合适;对于填埋堆体高度大约为26m的填埋单元,最终覆土30a后填埋堆体沉降量可达填埋堆体高度的21%～27%。

填埋场渗滤液灌溉对粘壤土N_2O释放的影响

以生活垃圾填埋场渗滤液和粘壤土为实验材料,研究了不同的渗滤液灌溉量、灌溉后土壤中矿物氮含量和反硝化酶活性对粘壤土N2O释放的影响.结果表明:渗滤液灌溉可促进土壤中N2O的释放,投加渗滤液的土壤样品N2O的释放通量是投加(NH4)2SO4溶液的2—3倍.粘壤土含水率为25%并且保持氧含量的条件下,渗滤液灌溉土壤后,土壤中N2O主要在硝化过程中产生.相关性统计分析表明:N2O释放通量与NO2-和渗滤液灌溉量呈显著正相关(分别为r=0.928,p<0.001;r=0.425,p<0.05),而与土壤中NO3-和反硝化酶活性无显著相关性.

活性污泥处理含氰废水毒性及降解机制研究

研究了不同浓度含氰废水对微生物毒性的影响,初步推断生物降解氰化物的机制。结果表明：在试验范围内（氰化物质量浓度0~2.0mg/L）,氰化物对微生物的新陈代谢有抑制作用,但未达到致死浓度;氰化物质量浓度为2.0mg/L时能完全抑制硝化过程;氰化物对微生物反硝化过程的抑制主要是在反硝化的第1步,即硝酸盐氮转化为亚硝酸盐氮过程中;微生物降解氰化物的机制是氰化物转化为氨氮,并最终转化为亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。

上海化学工业区污水处理厂废气中挥发性有机物主要成分的测定

建立了使用活性炭管采集臭气中的挥发性有机物,经二硫化碳解吸,用GC-MS仪Scan扫描方式确定挥发性有机物的组分后优化GC-MS条件定性定量分析上海化学工业区污水处理厂臭气中主要挥发性有机物的方法。结果表明,从臭气中检测出11种VOCs,线性相关系数R2均大于0.99,相对标准偏差为3.0%～4.7%,除了苯乙烯、α-甲基苯乙烯和4-甲基苯乙烯的解吸效率依次分别为72%、74%和66%,其他挥发性有机物的解吸效率均为91%～100%。本方法操作简便,能够有效分离和准确测定臭气中挥发性有机物,具有较低的检出限和较好的精确度,适合臭气中挥发性有机物的检测分析,可为臭气控制提供可靠的数据。

过氧化氢催化氧化法处理高浓度含氰废水研究

采用过氧化氢催化氧化法处理高浓度含氰废水,考察了过氧化氢浓度、铜离子浓度、反应pH值及反应时间等反应条件对总氰化物去除效果的影响。研究结果表明,当总氰化物的质量浓度为874 mg/L时,在过氧化氢的质量浓度为3.09 g/L、铜离子的质量浓度为50 mg/L、反应pH值为9、反应时间为1 h的最佳条件下,总氰化物去除率达到97.6%。铜离子能加快过氧化氢氧化氰根的反应速率。此外,在实际工程应用中,过氧化氢实际投加量比理论投加量要大。