陈垃圾反应器处理晚年期渗滤液的强化调控研究

论文摘要

相对于垃圾的堆肥处理和焚烧处理,填埋处理是目前最普遍采用的处理方法,但随之产生的垃圾渗滤液会对环境产生严重的污染。新颁布的国家《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）不仅对垃圾渗滤液的COD、BOD5、氨氮、悬浮物和大肠杆菌等进行了更严格的控制,也明确了总氮、总磷及重金属的排放指标。传统的垃圾渗滤液处理技术要达到新的排放标准面临严峻挑战,对垃圾渗滤液处理技术展开研究具有重要实际应用价值。陈垃圾反应器是利用陈垃圾表层的好氧微生物和底层厌氧微生物的降解作用、陈垃圾颗粒的吸附、离子交换及螯合等,使渗滤液得到净化,其主要运行机制为进水吸附-落干降解。陈垃圾反应器对渗滤液,特别是新鲜渗滤液有较好的去除效果,已在实际工程中得到广泛应用。但是对于晚年期的渗滤液,采用陈垃圾反应器进行处理的研究较少。本文以上海老港垃圾填埋场填埋多年的陈垃圾和废弃多孔滤料为填料构建实验室陈垃圾反应器处理晚年期垃圾渗滤液,通过对反应器进水和通气的调控,研究了不同运行条件下陈垃圾反应器对晚年期渗滤液的处理效果；研究了通气对微生物群落结构的影响,以及与处理效果之间的关系；结合进出水水质指标、空气中氨气浓度以及分子生物学技术的研究,探讨了陈垃圾反应器可能的脱氮途径,本文的主要研究结论如下：（1）相同水力负荷下改变进水频率对污染物质的去除影响较小。每天3次进水对COD、NH3-N和TN的去除率分别为39%、53%和24%,每天6次进水对COD、NH3-N和TN的去除率分别为41%、58%和25%。增加进水频率并不能显著提高污染物在落干期的降解效果。（2）通气对污染物的去除率有较明显的提高,通气（气固比0.3）较未通气COD、NH3-N和TN的去除率分别高出10个、30个和10个百分点,而继续增大通气（气固比0.4）对污染物质的去除影响较小。这是因为通气一方面可以改善供氧环境,促进异养细菌和硝化细菌的生长,另一方面可以形成厌氧-好氧交替状态,利于污染物质的去除。通过串联降低负荷后,污染物的去除又有明显的提升,特别是COD和氨氮的去除,表明水力停留时间对难降解污染物的去除有较大影响,但是对总氮的去除影响较小。（3）微生物计数结果表明,反应器上部细菌数量均高于下部,通气明显提高了异养细菌和硝化细菌的数量,通气较未通气细菌数量多一个数量级,而反硝化细菌数量则变化不明显。继续增大通气量也可以增加细菌的数量,但是没有数量级的差别。（4）微生物群落结构的PCR-DGGE结果表明,通气较未通气条带有明显的变化,同时细菌多样性较未通气有所增加。MVSP聚类分析表明,通气和未通气相似性差别较大,而继续增大通气则对相似性影响较小。通气明显改变了微生物群落结构,而多样性的群落结构又有利于对污染物的去除。（5） PCR-DGGE割胶测序结果表明,陈垃圾反应器中细菌主要为Pseudomonas以及不可培养的Alcanivorax sp.521-1、β-proteobacterium Dechloromonas aromatica RCB等。硝化细菌也多为不可培养的氨氧化细菌。（6）由于原水的碳氮比较低（接近于1）,缺少硝化/反硝化途径脱氮所需要的碳源,使得总氮的去除效率较低。同时通过PCR方法未能检测到厌氧氨氧化基因的存在,结合环境中氨气浓度的测定数据,推测陈垃圾反应器的主要脱氮途径为生物反硝化以及氨挥发。本研究表明,通过调节陈垃圾反应器的运行工况,增加通气,降低运行负荷,是渗滤液污染物去除的有效途径。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1. 研究意义
• 2. 国内外研究现状
• 2.1 垃圾渗滤液的产生与性质
• 2.2 垃圾渗滤液处理技术研究现状
• 2.3 分子生物学技术及其在环境工程中的应用
• 3. 研究内容与技术路线
• 3.1 垃圾渗滤液处理小试装置的工艺简介
• 3.2 研究内容
• 第二章 运行方式调整对污染物去除的影响
• 1. 前言
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 3. 结果与讨论
• 3.1 调节进水对处理效果的影响
• 3.2 调节通气对处理效果的影响
• 3.3 不同通气量下的处理效果
• 3.4 讨论
• 4. 小结
• 第三章 不同工况下的微生物群落结构分析
• 1. 前言
• 2. 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 3. 结果与讨论
• 3.1 微生物计数分析
• 3.2 DGGE群落结构分析
• 3.3 小结
• 第四章 结论与建议
• 附录
• 参考文献
• 致谢