准好氧生物反应器处理渗滤液系统的驯化研究

将准好氧填埋技术与矿化垃圾技术相结合在实验室内构建了模拟准好氧生物反应器垃圾处理系统,以室内埋龄为3年的矿化垃圾填充准好氧生物反应器,以室内模拟垃圾填埋柱产生的新鲜渗滤液为处理对象,考察了混合培养法、容积负荷渐增法和水力负荷渐增法对反应器内微生物的驯化效果。结果表明,混合培养法较负荷渐增法的驯化效果好,在驯化结束时,采用混合培养法的反应器出水COD为305 mg/L,NH3-N为0.6 mg/L,TN为38.7 mg/L;驯化时间越长则驯化效果越好,同是容积负荷渐增法,经过30 d分阶段驯化和经过20 d分阶段驯化的反应器,其出水COD分别为381 mg/L和1 311 mg/L,NH3-N分别为0.8 mg/L和5.0 mg/L。在准好氧生物反应器处理渗滤液系统的工程应用中,对微生物的驯化可首选混合培养法,同时应保证一定的驯化时间。

厌氧与准好氧生物反应器填埋场渗滤液水质变化及脱氮特性对比研究

将新鲜垃圾分别装填到厌氧柱和准好氧柱中模拟厌氧生物反应器填埋场和准好氧生物反应器填埋场,其中厌氧柱和准好氧柱分别运行190、262d。通过考察渗滤液水质变化,对比分析了厌氧柱与准好氧柱内垃圾稳定化进程及脱氮特性。结果表明,厌氧柱垃圾稳定化程度很低且出现NH+4-N积累的现象。相反,准好氧柱显著加速了垃圾的稳定化进程,实验结束时渗滤液COD和挥发性脂肪酸(VFA)的去除率分别达98.0%和99.5%,柱内SO2-4/Cl-小于0.1,明显低于厌氧柱(SO2-4/Cl-在0.4左右波动);准好氧柱中NH+4-N和TN的去除率高达96.3%、96.9%,在52～126d的运行期内,NH+4-N去除速率约为19mg/(L·d),表明准好氧柱具有很强的原位脱氮能力。综上可知,准好氧生物反应器填埋场比厌氧生物反应器填埋场有明显的技术优势。

厌氧-准好氧生物反应器填埋场产酸期最优工况试验研究

根据厌氧、好氧以及准好氧生物反应器填埋场的特点,结合农村地区生活垃圾处理现状,开展了厌氧-准好氧生物反应器处理农村生活垃圾产酸期最优工况的室内模拟试验。研究表明,影响COD去除率的影响因素依次为回灌频率、p H、曝气时间以及回灌比例;影响氨氮去除率的影响因素依次为p H、回灌比例、回灌频率以及曝气时间。由综合平衡法分析得出在回灌频率3 d/次,回灌比例75%,p H值调节为8.0,渗滤液回灌前曝气10 min时,对于产酸阶段的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场运行情况最佳。

导气管管径对准好氧生物反应器填埋场碳氮污染物转化的影响

通过建立3个不同导气管管径(Ф25 mm,Ф50 mm,Ф75 mm)的准好氧生物反应器填埋场,探究了导气管管径对其碳氮污染物转化的影响.研究表明,准好氧生物反应器填埋场渗滤液总氮、氨氮、CODCr、TOC的降解均符合线性-指数复合模型,且当导气管管径由25 mm增大至50mm时,可明显提高其降解速率,分别由0.00323、0.00474、0.01177、0.0059 d-1提高至0.01921、0.02267、0.01617、0.01253 d-1;由50 mm进一步增大至75 mm时,渗滤液碳氮污染物的降解速率也有小幅提高.导气管管径的增大有利于填埋体内碳氮污染物的去除,由Ф25 mm增大至Ф50mm时,碳氮污染物去除率明显提高,且只有很少部分转移至液相中,同时氮污染物和碳污染物的气化率分别提高了33.42%和10.74%;进一步增大至Ф75 mm时,碳氮污染物去除率也有一定程度提高.导气管管径越大,固相中碳氮物质剩余率越低,液化率越低,气化率越高.

农村垃圾厌氧-准好氧时空联合生物反应器中微生物群落分析

生物反应器是处理农村中小型固体废物的有效技术,该研究以时空联合型厌氧-准好氧生物反应器(SASAB,Sequentially Anaerobic/Semi-Aerobic Bioreactor)为研究对象,利用16S rRNA高通量测序分析了STASAB中的微生物群落,以期为该反应器的高效运行提供理论依据。结果表明,各生物反应器处理单元中将C1、C2和C3生物反应器设为试验组,分别在第66、101和246天开始依次按SASAB操作运行的优势菌门为Proteobacteria(18.5%~26.6%)、Firmicutes(14.9%~26.6%)、Chloroflexi(6.6%~25.2%)、Bacteroidetes(8.2%~24.0%)、Actinobacteria(6.9%~13.8%)。C3处理单元在厌氧阶段中的优势菌属为Lentimicrobiume、vadinBC27_wastewater-sludge_group、Treponema_2、norank_f_Synergistaceae(产甲烷菌)等。在STASAB各处理单元中发现了硝化细菌Deinococcus-Thermus以及大量的反硝化细菌norank_f_Anaerolineaceae、unclassified_o_Rhizobiales、Hyphomicrobiu、AKYG587、Bacillus、norank_f_Caldilineaceae等。Venn图与PCA分析显示C1、C2具有相似的微生物群落结构,C3中的特有菌属高于其他反应器;RDA(Redundancy Analysis)分析表明C1、C2(STASAB)中的微生物群落具有更高的稳定性,不易受到外界环境因素的影响。因此,STASAB的空间布局和运行方式能够有效发挥厌氧和准好氧生物反应器的优势,高效促进产甲烷菌、硝化菌和反硝化菌的共存和生长代谢,实现农村生活垃圾的快速降解。

准好氧矿化垃圾床对不同龄期渗滤液处理效果及光谱分析

实验分别用准好氧矿化垃圾床处理填埋龄为10年(老龄)、6年(中龄)、2年(年轻)渗滤液,通过CODcr、UV254、氮素的转化探讨了准好氧矿化垃圾床对不同龄期渗滤液的处理效果,并通过光谱表征探讨了渗滤液处理过程中可溶性有机物的转化过程。结果表明:准好氧矿化垃圾床对老龄、中龄及年轻渗滤液的CODCr平均去除率分别稳定在88.50%、90.72%及95.88%;UV254去除率分别为85.83%、91.15%及91.43%;NH+4-N平均去除率均在99%以上,对TN的去除率分别稳定在57.67%、49.56%及70.71%,表明准好氧矿化垃圾床对渗滤液的处理效果为老龄<中龄<年轻。光谱分析表明:渗滤液随着填埋龄的增加紫外区类富里酸逐渐增多而可溶性微生物降解产物及可见光区类富里酸逐渐减少。准好氧矿化垃圾床对紫外区类富里酸去除效率较低,可溶性微生物降解产物及可见光区类富里酸去除效率较高;渗滤液中芳香度较高,而矿化垃圾处理过程中能将渗滤液的芳香度降低,荧光物质的去除率表现为老龄<中龄<年轻。

准好氧填埋场氮素形态变化及转化特性研究

通过实验室填埋柱模拟实验,考察了准好氧生物反应器填埋场稳定化过程中氮素的形态变化和转化特性.根据渗滤液水质及N2O气体浓度变化特性,将垃圾降解过程分为4个阶段,即初期（2~50d）、中期（52~138d）、后期（140~214d）和末期（216~262d）.研究了渗滤液中NH＋4-N、TKN、TN、有机氮（Org-N）、NO-2-N、NO-3-N及气体N2O在垃圾降解过程中的变化规律,并依据氮素的变化规律探讨了这4个阶段中氮素的转化途径.结果表明：初期氮的转化途径主要是氨化作用和反硝化作用;中期主要是氨化作用和同时硝化反硝化作用;后期和末期硝化作用强于反硝化作用.

准好氧矿化垃圾床驯化阶段水质变化及荧光特性

为提高准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的效率,通过改变进水中渗滤液和生活污水的配比,对矿化垃圾床进行驯化,摸清驯化阶段出水的水质变化规律。结果表明,驯化可提高准好氧矿化垃圾床内微生物对渗滤液的适应能力。出水中CODCr、VFA、UV254、CN的浓度受渗滤液比例的影响较小,而其去除率随驯化时间的增加呈先上升后趋于稳定趋势,末期均超过90%。NH_3-N、NO_2-、NO_3^-的出水浓度变化及去除规律同碳类物质相似,末期NH_3-N、NO_2-的去除率分别为99.9%、58.27%。TN的出水浓度和N_2O的排放通量与进水浓度呈正相关。此外,三维荧光光谱表明准好氧矿化垃圾床能快速氧化进水中结构较为稳定的类富里酸,驯化结束后能大幅降低渗滤液中有机污染物的分子缩合度和分子量。

盐度对准好氧矿化垃圾生物反应器渗滤液处理及N_2O产生的影响

准好氧矿化垃圾生物反应器对渗滤液具有良好的脱氮效果,但在硝化反硝化过程中有强温室气体N2O的产生.本文主要研究了不同回灌渗滤液盐度（7-30 g·L-1）对准好氧矿化垃圾生物反应器渗滤液处理及N2O产生的影响.结果表明,进水盐度的增加对COD去除效果影响较小,其去除率始终大于85%;然而盐度对氮污染物去除效果的影响较大.NH＋4-N和TN的去除率由7 g·L-1时的98.23%、91.48%下降至30 g·L-1时的31.75%、34.24%.此外,盐度在30 g·L-1时,出现了显著的NO-2-N积累现象.盐度对硝化、反硝化细菌均有不同的抑制作用,其中,对硝化菌的抑制作用大于反硝化菌.随着盐度的增加,N2O产生量大幅增加,在盐度为30 g·L-1时N2O产生量最高,为1 397μg±369.88μg,占TN去除总量的8.87‰,是低盐度条件下（7-20 g·L-1）的6-117倍,单周期内N2O产生峰值随着盐度增加呈延后趋势.从上述实验结果可知,渗滤液回灌处理时,进水盐度过高会影响脱氮效果及N2O释放.可见,盐度是渗滤液回灌时重要的控制因素.