准好氧矿化垃圾生物反应床的最佳工况研究

准好氧矿化垃圾生物反应床是一种新型、高效的渗滤液处理技术,为了确定准好氧矿化垃圾生物反应床处理渗滤液的最佳运行工况,设计了按L(934)运行的正交实验。研究表明,温度(A)、回灌频率(B)、水力负荷(C)、进水COD浓度(D)4个因素对COD、氨氮和总氮去除率3个指标项的影响程度各有不同,其中对COD的影响由大到小依次为C→D→A→B,氨氮为D→B→A→C,总氮为B→D→C→A。运用"综合平衡法"分析得其最佳运行工况为:温度30℃、回灌频率3 d/次、回灌量2 L/次、进水COD浓度50 000 mg/L,其水力负荷为30 L(/m3.次)、有机负荷约550 g(/m3.d)。结果表明,该技术不但操作运行简单,而且能有效去除渗滤液中的污染物,尤其是对TN的去除优势十分明显,是一种具有良好应用前景的渗滤液处理技术。

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。

准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的脱氮菌群研究

为探明准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的生物脱氮机理,采用最大或然数计数法以及一系列的生化试验和镜检照片,研究了床层不同高度脱氮菌的数量和菌群结构.结果表明:床内亚硝化菌、硝化菌、厌氧反硝化菌和好氧反硝化菌的平均数量分别为5.3×106,7.5×106,6.9×103和2.5×105 g-1,亚硝化菌、硝化菌和好氧反硝化菌主要富集于反应床的表层和底部,厌氧反硝化菌主要富集于反应床的中部;从床内共分离出3株亚硝化菌,6株硝化菌,5株厌氧反硝化菌和6株好氧反硝化菌.准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的生物脱氮机理为同步硝化反硝化,主要发生在反应床的表层和底部.

准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的试验研究

在用实验室矿化垃圾填充的准好氧生物反应床上，对渗滤液进行了1次过流处理．结果表明，当每立方米矿化垃圾的水力负荷为40L／d、有机负荷（以化学需氧量计）为480g／a、氨氮负荷约为12g／d时，渗滤液中化学需氧量的去除率为92％以上，处理前后渗滤液中有机物由26种减少到10种，对氨氮和总氮的去除率分别为98％和96％以上．随着氨氮负荷的增大，当进水TN为523～2611mg／L时，去除率保持在75％～96％之间．因此，准好氧矿化垃圾床同时实现了对渗滤液中有机污染物和氮污染物的处理，能承受较大氮负荷的冲击．

准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的试验研究

在实验室对渗滤液进行一次过流处理,通过比较连续进水与间歇进水条件下准好氧矿化垃圾床处理渗滤液的效果,探讨准好氧矿化垃圾床处理能力提高的可能性。试验结果表明,在水力负荷为5L/d时,连续进水条件下准好氧矿化垃圾反应床对渗滤液COD、NH3-N的去除率分别为85.68%、86.51%,较间歇进水分别高5.92%、5.78%。因而采用连续进水可提高准好氧矿化垃圾床的处理能力。

准好氧矿化垃圾床的装填密度研究

[目的]研究准好氧矿化垃圾床的装填密度对渗滤液处理效果的影响。[方法]在实验室构建准好氧矿化垃圾床,通过测定COD、NH3-N和TN,比较分析不同装填密度反应床处理渗滤液的效果。[结果]当每立方矿化垃圾的水力负荷约45 L/d、有机负荷约540 g/d时,反应床对渗滤液中COD、NH3-N和TN的去除率分别达86%以上、92%以上和88%以上;当装填密度由1 426 kg/m3减小到858kg/m3时,渗滤液中COD、NH3-N和TN的去除率分别接近99%、100%和96%。根据不同装填密度反应床对渗滤液处理的效果和影响分析,初步确定试验条件下准好氧矿化垃圾床适宜的装填密度为860 kg/m3。[结论]该研究可为准好氧矿化垃圾床的构建和应用提供定量化依据。

好氧矿化垃圾生物反应床处理垃圾渗滤液的水力负荷研究

为研究好氧矿化垃圾床处理垃圾渗滤液较优水力负荷,采用有机负荷为0.106 g/(kg·d)、氨氮负荷为0.010g/(kg·d)的垃圾渗滤液,研究4个水力负荷0.012,0.024,0.036,0.048 L/(kg·d)下出水水质。结果表明:好氧矿化垃圾处理垃圾渗滤液的较优水力负荷为0.024 L/(kg·d),在该水力负荷下,COD、氨氮、总氮去除率分别为96.46%,99.41%,90.49%,出水p H值趋于中性;氨氮与COD耐受负荷分别为0.058和0.408 g/(kg·d)。

MnO_2催化O_3处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

研究利用MnO_2催化O_3氧化技术对准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物进行处理.系统研究了臭氧投量、二氧化锰投量和初始pH值对有机物的去除效果和反应动力学.通过UV-Vis和3D-EEM技术对渗滤液尾水中溶解性有机物分子结构在O_3/MnO_2体系的转化进行了探究,在此基础上,运用XRD、SEM、EDS和XPS对二氧化锰的催化机理进行研究.结果表明:在反应时间为20min,O_3投量为18.92mg/min,初始pH值为3时,添加0.2g/L的MnO_2能显著提升有机污染物的去除能力,较单独O_3作用,其COD、UV254、色度CN的去除率分别提升了24.66%、4.95%和12.57%,并且生色团的有机物最易被臭氧氧化降解.紫外-可见光谱和三维荧光显示,O_3/MnO_2体系能使废水中腐殖质降解,其有机物的芳香性程度、分子量和缩合度均降低,体系对苯环类化合物的降解效率提高,最终,废水的可生化性得到显著提高.与此同时,反应前后MnO_2未出现新增价态峰值的变化,Mn(Ⅳ)在催化过程中占主导地位,MnO_2在O_3/MnO_2体系中协同机理为MnO_2催化O_3产生羟基自由基以及MnO_2在体系中转化为水合二氧化锰,改变催化剂表面理化性质与有机物形成复合物,以此促进羟基自由基的选择性,从而提升了难降解有机物的去除效果.

紫外辐射H2O2与PMS氧化准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水

采用紫外(UV)活化双氧水(H2O2)和过一硫酸盐(PMS)产生活性氧物种降解准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机污染物.结果表明,紫外辐射双氧水(UV-H2O2)和紫外辐射过一硫酸盐(UV-PMS)体系对有机污染物的降解相比于单独体系效果显著.初始pH值和氧化剂投加量能够显著影响2种体系的降解效能,增加氧化剂投加量能够一定程度提高2种体系对渗滤液尾水中有机物的去除;2种体系均在酸性条件下效果较好,初始pH值的升高对2种体系过程有机物降解有抑制作用并且对UV-H2O2体系的抑制尤为显著.在最优条件下(初始pH值为3,氧化剂投量为0.084mol/L),UV-H2O2与UV-PMS体系处理后出水COD去除率分别达到了72.09%和56.22%.另外,UV-H2O2体系中主要活性氧物种是羟基自由基,而UV-PMS体系中主要是由羟基自由基和硫酸根自由基的共同作用.紫外-可见光谱与三维荧光光谱表明两体系中均能降解渗滤液尾水中难降解芳香类有机物质,并且UV-PMS较UV-H2O2体系对腐殖质的反应速率更快,但是两种体系对渗滤液尾水中腐殖质的降解途径存在显著差异.研究结果可为光化学氧化处理垃圾渗滤液中难降解有机物提供参考.

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。

矿化垃圾反应床反硝化处理NO废气的初步研究

实验室研究表明 ,利用矿化垃圾作填料的生物反应床在厌氧条件下可有效地处理NO废气。气体在反应床中的停留时间是影响NO处理效率的关键参数 ,NO去除率随着停留时间的缩短而降低。添加菌种可缩短生物反应床启动时间。厌氧条件下NO去除效果明显要好于好氧条件下的试验 ,利用微生物的反硝化作用处理NO_x 比生物硝化作用更具优势。

生物炭对准好氧矿化垃圾床渗滤液处理的影响

通过构建准好氧矿化垃圾床反应器,探究了生物炭的投加量对准好氧矿化垃圾床渗滤液中的COD_(Cr)、UV_(254)、NH_(4)^(+)-N和TN去除及N_(2)O排放的影响。结果表明:生物炭可以有效提高COD_(Cr)、UV_(254)、NH_(4)^(+)-N和TN的去除率,同时减少N_(2)O的排放,随着生物炭投加量的增加减排量增大,最大减排达到了34.08%。

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。

准好氧矿化垃圾反应床+超声/芬顿联用技术处理垃圾渗滤液

针对垃圾渗滤液污染物浓度高、可生化性差等特点,采用准好氧矿化垃圾反应床+超声/芬顿联用技术对垃圾渗滤液进行预处理。准好氧矿化垃圾床处理后渗滤液中COD、氨氮、总磷、色度的去除率分别为80%、85%、92%和85%。通过单因素实验和正交实验,确定了超声/Fenton法最佳工艺条件。经该组合工艺后,渗滤液中COD、氨氮、总磷和色度的最高去除率分别可达96%、86%、94%和95%,且出水无臭,颜色为淡黄色,BOD5/COD从0.16增至0.35左右,可生化性基本满足后续生物处理需要,且COD、总磷这2个指标达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)规定的排放标准。

不同埋龄垃圾渗滤液中有机物在矿化垃圾床内的转化与去除

研究利用矿化垃圾床在准好氧工况下处理不同埋龄垃圾渗滤液,对渗滤液水质如COD、BOD、氨氮和总氮等几项指标进行了监测,分析了矿化垃圾床对两种渗滤液的处理效果.结果 表明,矿化垃圾床对老龄和年轻垃圾渗滤液的COD处理率分别达70.21%和88.09%,但两者出水的B/C值均<0.04.同时,在对三维荧光和紫外可见光谱的分析中得出,年轻垃圾渗滤液的出水中几乎不含小分子色氨酸类有机物.并且分子量分布结果表明两体系内的小分子类有机物占比均有所提高,表明了准好氧矿化垃圾床优先降解渗滤液中的大分子有机物,使得小分子有机物占比提高.因此,准好氧矿化垃圾床可应用于不同填埋龄垃圾渗滤液的前处理中,且效果良好.

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.

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H2O2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·2^-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.

铁碳促进O_3/H_2O_2体系深度处理准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物

构建了铁碳-O_3/H_2O_2体系降解矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物,并考察了体系O_3、铁碳及H_2O_2投加量、初始pH值和反应时间对铁碳-O_3/H_2O_2体系处理渗滤液尾水的影响.结果表明,在铁碳投加量为3 g·L^(-1),O_3投加量为9.798 mg·min^(-1),H_2O_2投加量为2 mL·L^(-1),初始pH值为3的条件下,反应10 min后,渗滤液尾水的COD和UV_(245)分别从711.96 mg·L^(-1)、0.19下降至295.04 mg·L^(-1)、0.10.类比实验结果表明,铁碳-O_3/H_2O_2体系对渗滤液尾水有机物具有较高的去除率,且可生化性得到提高(BOD/COD从0.04增加至0.40).紫外-可见和三维荧光光谱显示,废水中难降解有机物转化为小分子有机化合物且腐殖质的分子缩合度降低.最后,采用SEM-EDS、XRD和XPS技术对铁碳-O_3/H_2O_2体系的反应机理进行了解析,发现铁碳-O_3/H_2O_2反应的机理为铁碳微电解反应、铁氧化物-H_2O_2非均相芬顿反应、O_3/H_2O_2、铁碳-O_3非均相的高级氧化作用和铁基胶体对有机物的吸附沉淀作用.研究表明,铁碳-O_3/H_2O_2体系是一种能够有效去除矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物的方法.

GAC-O_3/H_2O_2体系去除准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中难降解有机物的研究

为了降低准好氧矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物浓度和提高体系可生化性,构建了GAC(粒状活性炭)-O_3/H_2O_2体系催化降解矿化垃圾床渗滤液尾水中有机物.同时,考察了体系O_3、GAC和H_2O_2投加量、初始pH值对GAC-O_3/H_2O_2体系处理渗滤液尾水的影响,并使用分子量分布、紫外-可见光谱和三维荧光光谱解析了难降解有机物在GAC-O_3/H_2O_2体系的转化机制.结果表明:在GAC投加量为10 g·L-1,O_3投加量为32.16 mg·min-1,H_2O_2投加量为3 m L·L-1,初始pH值为5的条件下,反应20 min后,其渗滤液尾水的COD和UV245分别从700.08 mg·L^(-1)和0.488下降到393.85 mg·L^(-1)和0.244,COD和UV254的去除率分别为43.80%和50.00%.经GAC-O_3/H_2O_2体系处理后,得益于含芳香环有机物的有效降解,渗滤液尾水中大分子有机物(大于50 k Da)明显减少,分子量小于1 k Da的有机物比例增多.与此同时,紫外区类富里酸荧光区及可见光区类富里酸荧光区峰值也大幅降低,其去除率分别为70.20%和58.69%,B/C从0.04增加到0.35,这也使得废水可生化性大幅提高.