生物过滤法处理城市生活垃圾好氧堆肥产生含氨臭气的性能研究

论文摘要

目前,随着我国经济的持续高速增长和城镇化建设的不断加快,垃圾污染已经成为阻碍城市发展和影响我国可持续发展战略的一个不可忽视的问题。在处理城市生活垃圾方面,好氧堆肥技术是实现城市垃圾减量化、资源化、无害化的一条重要途径。但是随之而来的堆肥产生的臭气给人们带来的影响正受到广泛重视。用生物过滤法来处理恶臭气体,由于有着其它传统处理方法所无法比拟的优越性而受到世界各国的广泛关注。本研究采用生物过滤工艺处理低浓度含氨废气,对生物过滤反应器除氨效果进行了长期的考察,考察了在不同工况下,反应器对氨气去除情况,同时考察了氨在反应器中的转化情况。并且进行了使用生物过滤器净化城市生活垃圾好氧堆肥产生臭气的研究。最后,通过结合前人研究成果,对生物过滤反应器去除氨气的机理作了初步探讨。由实验可得出以下结论：（1）此生物过滤反应器能有效地去除氨气,反应器启动较快,仅需10天对NH3的去除率基本稳定在95%以上,出口氨浓度可以达到国家一级排放标准,并且系统具有稳定运行的能力去除率可达95%以上（进气浓度为100-500mg／m3）；在进气负荷在6-72g·m-3·h-1范围内变化时,氨气去除负荷为5.76-58.14g·m-3·h-1,且反应器对氨气的最大去除能力在此入口负荷范围内并未得到。由此可见,当进气负荷更加高时,反应器对氨气还具有更高潜在的去除能力。（2）堆肥填料的pH值变化范围在5.8-8.5之间变化。没有酸化现象发生,这有利于生物过滤反应器的长期稳定运行。随着反应的进行,NH4+-N含量明显减少,而NO2--N、NO3--N的含量明显增加。此结果表明硝化反应发生并且占主导作用,大量的NH4+-N被微生物转化为NO2--N和NO3--N。（3）在高温好氧堆肥过程中,氨的产生是随堆肥进程而发生变化的,一般呈不规则抛物线型变化,在堆肥高温期达到最大值。NH3和NH4+-N浓度变化过程基本一致,并彼此相互影响。同时,NH4+-N浓度的变化还影响TN浓度的变化,但在堆肥高温阶段,没有硝化细菌的硝化作用时,二者浓度几乎一致。氨气的浓度变化也对pH值的变化起决定作用。城市生活垃圾好氧堆肥处理过程中,产生的氨气浓度在100-500mg／m3之间变化。生物过滤反应器对其去除率达到98%以上。说明采用生物过滤反应器去除堆肥产生氨气的方法是可行的。（4）根据生物净化气体物质的原理和双膜理论,我们得出生物过滤反应器除氨气的过程是物理、化学、生物反应共同作用的结果。净化过程可分为扩散传质过程和生物降解过程,一般认为,NH3的生化降解过程一般经历如下过程：NH3（g）→NH4（OH）→NO2-→NO3-。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 恶臭污染概述
• 1.3 恶臭气体的处理方法
• 1.3.1 冷凝法
• 1.3.2 吸收法
• 1.3.3 吸附法
• 1.3.4 燃烧法
• 1.3.5 光催化氧化法
• 1.3.6 电晕法
• 1.3.7 生物法
• 1.4 恶臭气体的生物处理技术
• 1.4.1 主要生物净化技术简介
• 1.4.2 影响生物过滤反应器性能的因素
• 1.4.3 影响生物过滤反应器的性能参数
• 1.4.4 国内外应用现状
• 1.4.5 生物过滤法处理臭气存在的问题与发展趋势
• 1.5 本课题的提出及主要研究内容
• 2 实验装置及分析方法
• 2.1 目标污染物的选择
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验仪器
• 2.4 分析方法
• 3 生物过滤法对氨气去除的特性研究
• 3.1 不同填料对氨气去除率的影响
• 3.2 反应器启动
• 3去除效率的影响'>3.3 不同工况下对NH₃去除效率的影响
• 3的影响'>3.3.1 温度与湿度的变化对NH₃的影响
• 3去除效率的影响'>3.3.2 停留时间对NH₃去除效率的影响
• 3的去除情况'>3.3.3 不同进气浓度下NH₃的去除情况
• 3.3.4 生物过滤反应器内填料pH及氮含量的变化
• 3.4 本章小结
• 4 城市生活垃圾好氧堆肥过程中氨气的浓度变化及去除研究
• 4.1 概述
• 4.1.1 好氧堆肥中氨气的产生与氮素损失
• 4.1.2 好氧堆肥中氮素损失的防治技术
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验装置
• 4.2.2 堆肥方法
• 4.2.3 分析方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 堆肥过程中氨气的浓度变化
• 4⁺-N变化对TN含量的影响'>4.3.2 NH₄⁺-N变化对TN含量的影响
• 4.3.3 氨气变化对pH值的影响
• 4.4 生物过滤反应器对堆肥产生氨气的去除情况
• 4.4.1 氨气随反应进行的去除情况
• 4.4.2 生物过滤反应器内填料pH及氮含量的变化
• 4.5 本章小结
• 5 生物过滤去除氨气的机理初探
• 5.1 自然界中降解氨氮的微生物
• 5.1.1 氮循环
• 5.1.2 自然界中降解氨氮的微生物的种类
• 5.1.3 硝化细菌降解氨氮的机理
• 5.2 生物过滤法除氨气的机理初探
• 5.2.1 传质机理
• 3的机理'>5.2.2 微生物降解NH₃的机理
• 5.3 本章小结
• 6 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 存在的问题及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢