垃圾渗滤液处理的新思路--生物反应器填埋场技术的应用

针对垃圾渗滤液处理工艺复杂、费用高昂的难题,在对比分析传统填埋场与生物反应器填埋场渗滤液特征的基础上,进行了不同的模拟填埋场试验.结果显示,模拟准好氧型生物反应器填埋场渗滤液的COD(化学需氧量)和氨氮(NH3-N)浓度去除率可分别达到95%和98%以上,表明生物反应器填埋场本身具有强大的渗滤液处理功能,充分发挥和利用这一功能可大大减轻渗滤液“末端”处理的巨大压力.研究为我国填埋场渗滤液处理和污染控制提供了新的思路和途径.     

好氧生物反应器填埋场的渗滤液回灌量研究

为了研究渗滤液回灌量对好氧填埋场稳定化进程的影响,通过模拟实验,探讨了不同回灌量时,好氧填埋场固相垃圾与渗滤液特性的变化趋势,填埋周期为122 d. 结果表明,不同的渗滤液回灌下各反应器中填埋垃圾的含水率始终保持在70%左右;填埋过程中,回灌量为20%的反应器填埋垃圾中总有机质含量、（半纤维素 + 纤维素）/木质素比（Q）值与沉降量变化速度最快,至填埋结束时,总有机质含量与Q值较其他反应器低8.9%～14.6%和9.9%～16.9%,沉降量较其他反应器提高了6.6%～13.3%;在20%回灌量下,整个填埋周期填埋场所产渗滤液中的还原性有机物的量较10%、15%、30%和全回灌分别低9.8%、12.5%、17.8%和14.9%,氨氮在52 d,即降至25 mg/L,达到GB 16889—2008所规定的垃圾填埋场渗滤液氨氮排放浓度值,较其他反应器提前7～21 d.      

准好氧矿化垃圾去除渗滤液中有机物的试验研究

用室内埋龄为3 a的准好氧矿化垃圾填充生物反应床,分别在自然通风和封闭填埋条件下对渗滤液进行灌注处理,以探讨准好氧矿化垃圾对渗滤液中有机物的去除特性和效果.结果表明准好氧矿化垃圾去除最多的是渗滤液中含量最多的分子量小于2×103的有机物.当水力负荷为40 L/(m3·d)时,在自然通风和封闭填埋条件下总溶解性有机物的去除率分别为92%和87%;当水力负荷为50 L/(m3·d)时,总溶解性难降解有机物的去除率分别为34%和21%.在自然通风条件下,当水力负荷从50 L/(m3·d)减小到25 L/(m3·d)时,相应的容积负荷从600 g/(m3·d)减小到300 g/(m3·d),化学需氧量(COD)去除率从85%提高到93%以上.经过40 d连续运行,生物反应床出水中的COD质量浓度稳定在400～900 mg/L之间.     

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40 L/d、有机负荷(以化学需氧量计)为480 r/d、氨氮负荷约为12 r,/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523～2 611 mg/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.     

导排管径对模拟回灌型准好氧填埋结构运行的影响

为了解导排管管径对准好氧填埋的影响,运用室内模拟试验,分别采用80、50和25 mm3种导排管管径模拟了回灌型准好氧填埋中垃圾堆体温度、渗滤液产量及水质等运行344d的变化.结果表明:导排管管径对模拟回灌型准好氧填埋的运行有明显影响,管径越大,渗滤液产量越少,渗滤液pH值上升越快,而化学需氧量、氨氮和总氮等指标的污染负荷也得到快速改善;回灌型准好氧填埋导排管径和堆体水平堆放直径的比例达到1:32时,渗滤液中有机基质能彻底降解;当二者比例大于1:16时,不仅渗滤液中的有机基质降解彻底,而且也能迅速削减氮元素.     

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.      

不同气候条件准好氧填埋单元试验研究

为验证准好氧填埋在不同气候条件下的适用性,分别在峨眉山市亚热带季风气候和青藏高原气候2种不同气候条件下,对准好氧填埋单元垃圾的降解进行了试验研究.研究结果表明:在气温较高、气候比较潮湿的峨眉山试验单元,垃圾降解速度较快,渗滤液COD质量浓度在经过419 d后就能达到渗滤液国家一级排放标准的要求;而在青藏高原试验单元,经过733 d后才能达到相同的排放标准;准好氧填埋单元试验中,渗滤液NH3-N的降解速度较COD的降解速度快.     

优势菌株对垃圾渗滤液COD的降解特性

采用不断增大垃圾渗滤液浓度的方法，筛选出5株有效降解垃圾渗滤液化学需氧量（COD）的优势菌株，研究其对渗滤液COD的降解特性．结果表明，5株优势菌株均是好氧微生物，对COD的最佳降解时间为120h，最适pH均为7；混合菌株比单一菌株的降解效果好，在30℃，pH为7时COD去除率为45．3％；加入碳源有利于渗滤液COD的降解，但加入无机氮源使COD的去除率降低．     

生物强化技术加速填埋场稳定化进程实验研究

为解决传统填埋场中垃圾降解缓慢、稳定化时间长、运行管理复杂等问题,提出利用生物强化技术加速填埋场稳定化的新工艺.采用室内模拟实验方法,在填埋场中引入复合菌系,研究了复合菌系对填埋垃圾稳定化的影响.结果表明:复合菌系可加速有机垃圾的生物降解,使填埋体系的温度在填埋前中期升高0.8～5.0℃,填埋场pH值快速升高至8.0以上,比对照组提前208 d进入稳定运行阶段;复合菌系使渗滤液化学需氧量下降更加明显,505 d以后基本维持在3 000 mg/L左右;氨氮消减更加快速,463 d后一直低于对照组,700 d后下降至25 mg/L以下,达到国家标准(GB 16889—2008)规定的氮排放标准;复合菌系提高了垃圾体的沉降性能,使填埋前、中、后期的沉降率分别较对照组增加27.39%、19.23%和14.81%.     

UV/Fe(Ⅲ)工艺处理垃圾渗滤液的研究

本文研究了采用FeCl3·6H2O作混凝剂后不另加光催化剂来完成光氧化反应.实验结果表明:FeCl3·6H2O的最佳投加量为500mgL-1,在FeCl3·6H2O投加量为500mgL-1和垃圾渗滤液初始浓度为4800mgL-1条件下,pH值在3左右处理效果最好;采用UV Fe(Ⅲ)工艺,垃圾渗滤液在pH=3条件下用高压汞灯光照4h后COD的去除率可达到69 8%.     

微生物淋溶法去除污泥中的重金属

为了降低污泥中毒性重金属对环境的危害,采用单因素实验研究培养基的pH 值、微生物的接种量、淋 溶的温度及循环淋溶时间对重金属去除效果的影响及最优条件下污泥中重金属含量变化.结果表明:淋溶液的 pH 值随污泥中重金属的去除逐渐降低,培养基最佳的pH 值为1.0,最佳微生物的接种量为15.0%,最佳淋溶 温度为30C,最佳循环淋溶时间为全天循环;在最佳工艺条件下,污泥中Cd、Mn、Cu、Pb和Zn的浸出率分别高 达88.0%、88.0%、69.0%、67.0%和83.0%.      

模拟生物反应器填埋场产甲烷特征研究

通过模拟实验，对渗滤液回灌频率及回灌前对渗滤液进行加热、厌氧污泥接种等不同因素对生物反应器填埋场产甲烷的影响进行了研究。结果表明，回灌前对渗滤液进行加热、厌氧污泥接种都能加快生物反应器填埋场产甲烷的进程并加速填埋垃圾的稳定，而较低的渗滤液回灌频率有利于生物反应器填埋场快速进入产甲烷阶段，但不利于填埋垃圾的最终稳定。     

生物反应器填埋场固相垃圾的水解速率

在一级反应动力学基础上，建立了反映温度变化影响的生物反应器填埋场固相有机垃圾水解模型，通过模拟实验对模型参数进行了估计，并对模型可靠性进行了检验．研究表明，生物反应器填埋场进入减速产甲烷阶段后，环境温度较高时，较高的渗滤液回灌频率有利于固相有机垃圾的水解和填埋场的快速稳定；环境温度较低时，应降低渗滤液回灌频率．