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.

厌氧-准好氧运行加速生物反应器填埋场垃圾稳定的研究

通过厌氧型、好氧型和准好氧型生物反应器填埋场的比较,提出了厌氧-准好氧联合运行加速生物反应器填埋场垃圾降解和稳定的填埋场运行方法,并通过模拟试验进行了研究.结果表明,按厌氧方式运行710 d的模拟垃圾柱改为按准好氧方式运行360 d后,每天回灌1次的D1柱和每周回灌2次的D4柱渗滤液COD浓度分别由705 mg/L和669 mg/L下降到135mg/L和178 mg/L,氨氮浓度由650 mg/L和877 mg/L降到不能检出水平;而继续按厌氧方式运行的垃圾柱D2和D3的渗滤液COD浓度仅分别由435mg/L和852 mg/L下降到295 mg/L和596 mg/L,氨氮浓度由654 mg/L和1 107 mg/L下降到469mg/L和783 mg/L.模拟厌氧型生物反应器填埋场垃圾柱稳定后期改为按准好氧方式运行,能加快渗滤液COD和氨氮浓度的衰减速率,而较高的渗滤液回灌频率更能强化这一优势.

温度对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响

为研究填埋温度对好氧生物反应器填埋场稳定化进程的影响,通过模拟实验,探讨了渗滤液及填埋垃圾性质随温度变化的趋势.结果表明:在20～40℃温度下,随着温度提高,渗滤液化学需氧量和氨氮消减速度越快;40℃条件下,氨氮在56 d达到国家生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889—2008)规定的垃圾填埋场渗滤液氨氮排放浓度限值,比20℃时早84 d;温度越高,填埋过程中渗滤液累计产量越少,固相垃圾含水率与总有机碳含量的下降速度越快,垃圾降解越彻底;填埋结束时,填埋场稳定速度较快,垃圾体的沉降性能好,表明较高温度有利于加速填埋场的稳定化进程.

中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用

建立了3组模拟厌氧生物反应器填埋场——R1、R2和R3,其中R1反应器无中间覆盖层,R2和R3反应器分别以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层,以研究不同中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用.结果表明:以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层时,均能维持反应器中良好的内环境,可促进垃圾和渗滤液中有机物的降解.R1、R2和R3反应器中垃圾的w(VS)(VS为挥发性固体))分别比初始值下降了69.81%、75.06%、73.86%,w(BDM)(BDM为生物可降解组分)分别下降了66.87%、82.86%、75.38%,w(纤维素)分别下降了67.96%、75.41%、72.90%;R1、R2和R3反应器中垃圾渗滤液的ρ(CODCr)比最大值分别降低了25.45%、29.72%、23.01%,ρ(BOD5)分别降低了39.28%、45.66%、46.74%.表明矿化垃圾+重质碳酸钙为中间覆盖层时,既能接种可降解有机物的微生物,又能提供微生物生长所需的碱度,因此更具优势.

联合型生物反应器填埋场厌氧单元产甲烷规律研究

基于模拟实验，研究新型厌氧型生物反应器（ANBL）-准好氧矿化垃圾联合型生物反应器（SAABR）厌氧单元产气速率、产气CH4含量以及累计产CH。量的变化规律。实验证明，由于回灌复氧后的渗滤液甲烷茵的活性受到抑制。AN—SABL中的厌氧填埋单元的产气受到了抑制．但较高的回灌频率使得渗滤液与微生物的接触机会增多，利于垃圾产气；综合分析产气CH4含量、渗滤液COD和渗滤液pH值，在此判断3个ANBLCH4发酵阶段分别为705～820，690～800和660—740d，该阶段产气妒（CH4）最大值分别为78．6％，74．1％和71．5％。建立了ANBL累计产CH4量的指数增长模型．对生物反应器CHd的收集和利用有重要意义。

序批式生物反应器填埋场的脱氮特性

采用3个填埋柱模拟序批式生物反应器填埋场：1号柱装填新鲜垃圾,为对照柱,渗滤液简单回灌;2号和3号柱分别装填新鲜垃圾和腐熟垃圾,渗滤液交叉回灌.探讨了序批式生物反应器填埋场的氨氮去除率、反硝化能力以及厌氧氨氧化能力.结果表明：1号柱渗滤液的氨氮质量浓度在40 d内升高并趋于稳定;3号柱的氨氮去除率随时间的延续逐渐降低,从垃圾装填开始的100%降到90 d后的0,2号柱氨氮的累积去除率为40%左右.试验进行90 d后,分别将一定质量浓度的硝酸盐溶液添加到3个填埋柱内,结果表明,所使用的硝酸盐氮在2 d内几乎全部被去除,证明3个填埋柱都具有很强的反硝化能力.3号柱在添加硝酸盐过程中硫酸根质量浓度升高,表明发生了自养反硝化反应.通过向填埋柱添加亚硝酸盐发现,3号柱有一定的厌氧氨氧化能力,氨氮质量浓度下降10%~32%.

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。

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。

好氧生物反应器技术应用于可持续垃圾填埋场建设

现行垃圾填埋场运行过程中存在许多不足且面临很多困境,而好氧生物反应器填埋技术则是国际上垃圾处理的新技术。它具有垃圾生物降解速度快、污染少等优点,是解决现行垃圾填埋问题的有效方法,北京市在这方面作了有益的尝试,预示着生物反应器填埋技术将是我国垃圾填埋处理发展的一个新方向。

模拟新型联合生物反应器填埋场产气速率规律的研究

为了有效利用和管理生物反应器填埋场的填埋气体,减少其稳定过程中温室气体的排放,将厌氧型生物反应器填埋场和准好氧矿化垃圾生物反应床相结合,探索了厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场中厌氧生物反应器填埋场单元的产气规律。研究表明：在产酸阶段,ANBL单元的产气速率在填埋2d后快速达到峰值（1#ANBL为188L/d,2号ANBL为192L/d,3号ANBL为216L/d）,随后迅速下降,并稳定在0-12L/d之间,其变化主要受外界温度和回灌频率的影响。

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。

Fenton法处理模拟生物反应器填埋场“老龄”渗滤液的实验

依据厌氧垃圾填埋场渗滤液的处理方法,采用Fenton法对模拟生物反应器填埋场后期产生的渗滤液进行处理。实验结果表明,当渗滤液的pH值调节到2.0,H2O2投加量为0.05mol/L,H2O2与FeSO4·7H2O的摩尔浓度比为1∶1.6,反应时间为1h时,处理效果最佳。此时,COD去除率达到87%,色度去除率达到55%,氨氮的去除率达到79%。

生物反应器填埋技术及其应用

本文分析了城市生活垃圾的厌氧、好氧及准好氧填埋方式的特点,介绍了当前国内外垃圾渗滤水场内循环处理的两种趋势:(1)以欧美国家为主的生物反应器填埋技术;(2)以日本为主的循环式准好氧填埋技术。根据我国城市垃圾有机物含量高的特点,提出了将准好氧填埋技术与生物反应器填埋技术特点相结合的垃圾渗滤液场内循环处理的设计思路。

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.

ABR/氧化沟/膜生物反应器处理垃圾渗滤液

针对桂林市冲口垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液出水未能达标排放的实际情况,根据连续多月监测垃圾渗滤液水质状况,选择折流式厌氧反应器(ABR)/氧化沟/膜生物反应器组合工艺进行处理.该工艺建成后实际运行效果良好,多年运行表明系统耐负荷能力极强,厂区周围的地表水质得到了极大改善.文中介绍了该渗滤液处理系统的组成、重要构筑物及其设计参数等情况,总结了运行效果和工艺特点.

准好氧填埋场稳定化指标的室内模拟研究

准好氧填埋场是传统填埋场可持续发展的一个重要的方向,本文结合准好氧填埋场的室内模拟实验结果以及理论分析,提出了准好氧填埋场稳定化评价指标的四条选取原则,在模拟实验的基础上,从渗滤液性质、垃圾降解特性、填埋场地沉降三个方面建立了准好氧的评价指标体系,所包含的指标有:渗滤液COD、氨氮、TVS/TDS,固相垃圾BDM,场地沉降量。

好氧加速降解技术在非正规垃圾填埋场治理中的应用

以天津滨海新区某非正规填埋场治理工程为例,通过有机质、气体成分等参数,分析了好氧加速降解技术在北方海滨地区填埋场中的应用效果。结果表明,好氧加速降解运行24个月,堆体中有机质降解率为27.6%,有机质平均含量从22.1%降低至16.0%;堆体沉降率为6.62%,平均沉降量为53 cm;地下水和周围地表水体水质稳定。该治理修复案例可为同类非正规垃圾场好氧治理提供参考。

生物反应器模拟生活垃圾填埋降解产甲烷性能

该文采用生物反应器模拟生活垃圾填埋降解过程,跟踪测试了垃圾在厌氧消化过程中产甲烷进程及渗滤液特性,并探索两者之间的关系,旨在筛选出可以预测垃圾厌氧消化产甲烷进程的指标。结果表明渗滤液pH值、TOC/TN(total organic carbon/total nitrogen)、乙酸/戊酸(HAc/HVa)的变化对系统产甲烷进程及稳定性有一定的指示作用。消化系统产甲烷初期,渗滤液pH值稳定在5.77~5.91。产甲烷高峰期,渗滤液pH值会迅速升高达到峰值。渗滤液中TOC/TN≥11时,垃圾厌氧发酵系统稳定,产甲烷正常。而当渗滤液中TOC/TN<11时,发酵系统因氨积累失稳,产气量小。戊酸在垃圾厌氧消化过程中生成与转化较为活跃,HAc/HVa变化较大且有明显的拐点,拐点处可预测消化系统进入产甲烷期。此外,采用16S r RNA基因标记技术对反应器中3个阶段的垃圾渗滤液样品(水解酸化期A、产甲烷高峰期B、产甲烷末期C)以及试验结束时垃圾样品和覆盖土样品进行群落评估。聚类树分析得出生活垃圾(municipal solid wastes,MSW)样品与渗滤液样品其微生物种类及丰度都较为接近,有较近的亲缘关系,且反应期越长相似度越高。测定渗滤液样品的微生物群落组成可一定程度反映出系统内垃圾的群落结构。覆盖层是系统进行硝化反应的主要场所。垃圾厌氧消化末期,系统中氨积累抑制产甲烷菌活性,是导致系统产甲烷能力下降的主要原因。