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。

cDCE好氧矿化菌群的多样性及群落结构特征

有机氯溶剂作为重要的化工原料在使用过程中可能会造成严重的环境污染.目前在多个有机氯污染场地地下水中均探测到顺1,2-二氯乙烯(cDCE)浓度超标,其毒性远大于三氯乙烯和四氯乙烯.针对有机氯污染场地地下水中cDCE的微生物好氧矿化的问题,本研究选择了某地区有机氯污染地下水作为菌源,经过338 d富集驯化,最后培养得到了cDCE好氧矿化菌群.培养得到的cDCE好氧矿化菌群表现出较好的代谢cDCE的能力,在cDCE浓度为1 mg/L的初始浓度下,16 d后降解率为38.1%.为丰富其生物学信息,同时针对驯化期间不同时期的菌群运用16S rRNA高通量宏基因组测序技术对其进行了分析,得到了菌群的分子生物学信息:不同培养阶段的样品有一定的连续性;其多样性随着微生物的培养时间先降低后升高;同时得到了不同阶段微生物的群落结构,结合其他生物学信息以及培养过程中微生物对cDCE的代谢能力,最终推测cDCE好氧矿化菌群属于Delftia属.

外源碳氮对元阳梯田土壤氮素好氧矿化的影响

采用室内培养的生物学方法,分析了元阳梯田3个海拔梯度（高海拔：1626～1672m,中海拔：1 532～1 537 m,低海拔：1445～1459m）表层（0～ 30 em）土壤和同一海拔3个土壤层次（0～ 30,＞30～60,＞60 ～90 cm）土壤有机氮在好氧条件培养下的矿化特征.结果表明：在室内培养条件下,4种处理（对照、加碳、加氮和加碳氮）20 d的净矿化量均随土层深度的增加而降低,而在海拔梯度上没有统一的变化规律.在20d的培养期内的净矿化量总体表现为：对照和加氮处理大于加碳和加碳氮处理.4种处理净矿化量均与土壤TOC（有机碳）、TN（全氮）、DON（溶解性有机氮）、MBC（微生物碳）、ROC（易氧化碳）及LFC和LFN（轻组碳氮）呈显著性正相关（P＜0.05）.加入外源碳降低了氮素净矿化量,可减少氮的损失,说明元阳梯田土壤中的碳可能对±壤中有限氮素资源具有良好的保蓄作用.

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.

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。

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.

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.

阻燃剂四溴双酚A的厌氧-好氧生物降解

采用清远电子垃圾拆解区附近河流底泥作为菌源,研究了四溴双酚A(TBBPA)在不同厌氧条件下的还原脱溴,并用驯化微生物好氧降解双酚A(BPA).实验发现,添加电子供体和产甲烷条件下,TBBPA分别在117 d和42 d实现100%去除.硫酸盐条件下,TBBPA在观察期内(160 d)的去除率为63%.驯化微生物可以将BPA矿化,并在pH 8、34℃、接种量10%条件下,40 mg·L^(-1)BPA在6 d内可被完全降解,具有最优的降解效果.BPA经对羟基苯乙酮、乳酸而最终转化为CO_2和水.厌氧-好氧微生物作用可实现TBBPA的彻底降解,为受TBBPA污染区域的原位修复提供了科学基础.

厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场渗滤液水质水量变化规律的研究

为了减少生物反应器填埋场投资和运行费用,实现填埋场的快速稳定化,将厌氧型生物反应器填埋场(ANBL)和准好氧矿化垃圾生物反应床(SAARB)串联,组成新型的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场(AN-SABL).通过研究AN-SABL渗滤液水质水量变化规律,以期为其渗滤液的管理和处理提供理论依据.实验表明,AN-SABL具有较好的渗滤液削减作用,最高削减量可达到771 g·kg-1;而且AN-SABL渗滤液水质变化具有明显的阶段性特征,渗滤液中硝酸盐(包括亚硝酸盐)浓度和氨氮浓度分别受Eh值和pH值影响明显.AN-SABL能够有效去除渗滤液中的有机物,实验结束时,AN-SABL2号和AN-SABL3号渗滤液COD的去除率分别达到了98.49%和97.98%,二者的COD浓度仅为ANBL1号COD浓度的14.5%、21.1%;同时,AN-SABL有较好的脱氮作用,AN-SABL2号和AN-SABL3号渗滤液中氨氮浓度分别从最高值1 452 mg·L-1、1 409 mg·L-1下降至525 mg·L-1、459 mg·L-1,只有ANBL1号氨氮浓度的36.5%和31.9%.SAARB单元的脱氮除碳效果受TOC/TC值的影响明显,当渗滤液中TOC/TC下降到0.2左右后,SAARB单元对COD和TN的去除率分别从95%和93%以上降到了35.25%～69.56%和64.53%～77.45%之间.

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。

厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场产气规律的研究

通过将厌氧型生物反应器填埋场(ANBL)和准好氧矿化垃圾生物反应床(SAARB)串联,组成新型的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场(AN-SABL),研究其产气速率、产气量以及产气组分的变化规律,以期为填埋气体的收集、利用和处理提供理论依据.实验表明,AN-SABL中的厌氧填埋单元的产气受到了抑制,其中ANBL2号单元和ANBL3号单元的产气率分别为49 L.kg-1和39 L.kg-1,仅占ANBL1号的94.2%和75.0%,但提高回灌频率,能促进厌氧填埋单元的产气,其甲烷含量最大值可达到62.67%;ANBL夏季产气速率和产气量明显高于冬季,并以12 h为周期交替出现产气高峰;此外,AN-SABL能够促进其厌氧单元的硝化和反硝化作用,N2O的含量受季节和填埋场类型影响显著,其变化范围在0.001 7%～4.017 9%之间.ANBL的累积产气量在初始调整阶段呈对数增长,过渡酸化阶段呈线性增长,酸化产甲烷阶段呈指数增长.

老龄垃圾渗滤液中溶解性有机物在SAARB和MBR处理过程的转化特征

生物法是常用的垃圾渗滤液处理工艺,然而垃圾渗滤液中有机物组成极为复杂,在生物处理过程有机物被完全去除、新产生、减少、保留和增加的5种情形不明.本文采用了超高分辨质谱电喷雾电离傅立叶变换离子回旋共振质谱从分子层面研究老龄垃圾渗滤液中溶解性有机物(DOM)分别在矿化垃圾床(SAARB)和膜生物反应器(MBR)处理过程的转化特征.结果表明,老龄垃圾渗滤液含有5000多个DOM分子式,主要由CHO、CHON、CHOS和CHONS类物质组成,分子组成十分复杂.经过SAARB和MBR处理后,出水中DOM数量分别小幅降低至4909和4864种,SAARB和MBR作为生物法对老龄垃圾渗滤液中有机物分子去除特性相似,被完全去除和减少的物质组成主要为生物可利用性较高的脂肪族类物质(H/C≥1.5)、高度不饱和物质和酚类物质(0.50≥AI,H/C<1.5),这部分DOM表现出还原饱和的化学特性.新产生、保留和增加的部分物质主要是传统意义上指代的难降解有机物,其主要是高度不饱和物质和酚类物质(0.50≥AI,H/C<1.5)以及芳香指数更高的多酚类物质(0.66≥AI>0.50),表现为氧化不饱和和还原不饱和的化学特性.本文揭示了老龄垃圾渗滤液在生物处理过程中DOM分子层面的转化特征,为老龄垃圾渗滤液在生物法高效处理提供理论参考.