【摘要】：為了提高礦化垃圾反應床對滲濾液的處理能力,同時闡明其對污染物的降解轉化機制,本課題主要從工藝優(yōu)化和降解機制兩個方面進行了研究,包括塔式礦化垃圾反應床小試、中試和實際工程運行的工藝參數(shù)優(yōu)化;廢鐵屑、鋼渣、蘑菇渣、秸稈分別作為改性劑的工藝強化;廢鐵屑固定床耦合礦化垃圾反應床的工藝組合優(yōu)化;強化混凝處理滲濾液尾水的可行性;反應床體系中氨氮和磷的轉化機制以及反應床體系中微生物種群的分子水平分析。 通過正交試驗研究了固液比、進水COD濃度和運行周期對塔式礦化垃圾反應床處理填埋場滲濾液的效能影響。在溫度為10-37℃條件下,固液比是影響體系污染物去除性能的關鍵因素,最佳的工藝運行參數(shù)為:固液比大于50∶1,進水COD小于8000 mg/L,運行周期小于3h�，F(xiàn)場中試研究表明,在溫度為10-37℃,水力負荷為0.267-0.444 m~3/m~3_(礦化垃圾)·d條件下,出水COD和氨氮基本上滿足國家二級排放標準。實際工程系統(tǒng)對填埋場滲濾液中的污染物去除效果相對較差,分析認為主要和床體填充的礦化垃圾性質以及處理滲濾液的可生化性有關。 在固液比為10∶1,運行周期為3h,水力負荷為0.08 m~3/m~3_(礦化垃圾)·d條件下,分別采用廢鐵屑、鋼渣、蘑菇渣、秸稈作為改性劑進行礦化垃圾反應床處理填埋場滲濾液的工藝強化研究。從工程實際應用角度出發(fā),認為廢鐵屑是相對較為理想的一種改性劑。鐵屑固定床耦合塔式反應床處理填埋場滲濾液的工藝組合優(yōu)化研究表明,前置鐵屑固定床和間歇曝氣沉淀具有明顯強化反應床體系去除COD和氨氮的能力,出水COD小于150mg/L,氨氮小于5mg/L。后置鐵屑固定床和間歇曝氣沉淀不能有效強化去除塔式反應床出水中的COD。隨著鐵屑內電解反應器的不斷完善,前置鐵屑固定床和間歇曝氣沉淀可作為強化礦化垃圾反應床處理填埋場滲濾液的有效途徑。 聚合氯化鋁、氯化鐵和硫酸鋁強化混凝處理滲濾液尾水的研究表明,氯化鐵強化混凝的效果最佳,硫酸鋁的效果最差。氯化鐵的最佳混凝條件為:pH4.5、FeCl_3 1500 mg/L、PAM 15mg/L、磺酸類化合物5 mg/L和硅藻土1500 mg/L,其COD去除率為60.9%;聚合氯化鋁和硫酸鋁的最佳COD去除率分別為50%-53%和34.4%。強化混凝不能實現(xiàn)對滲濾液尾水的有效處理。 礦化垃圾對氨氮具有“易吸附、難解吸”的特點,礦化垃圾反應床對氨氮的吸附是在瞬間(10min)完成的,且難以解吸�？捎肍reundlich方程比較準確地描述礦化垃圾對氨氮吸附的整個過程,其中n值在0.1-0.5之間,表示氨氮吸附容易進行。礦化垃圾反應床對氨氮的轉化研究可知,床體中的陽離子交換位點僅僅起暫時貯存氨氮作用,隨即主要通過硝化作用實現(xiàn)其氨氮吸附活性的生物再生。通過配水期和落干期的交替循環(huán),反應床完成對氨氮的吸附和生物轉化再生。因此,分析認為礦化垃圾反應床的氨氮去除性能與其運行年限無關。低的總氮去除率是由于其反硝化和厭氧氨氧化效果差所致。 采用修正的Hedley磷素分級方法對礦化垃圾中磷的賦存形態(tài)特征進行研究。以NaOH-P和Dil.acid-P構成的中度活性磷為礦化垃圾中磷的主要賦存形態(tài),占TP的74.9%,說明礦化垃圾中磷的可利用率相對較高。塔式反應床體中不同磷素形態(tài)的時空動態(tài)變化表明,礦化垃圾反應床對填埋場滲濾液中磷的去除過程也是其自身富集磷的過程,增加的磷素主要以Dil.acid-P和NaOH-P形態(tài)存在,而且主要集中在塔式反應床的上層床體中。據(jù)此推斷礦化垃圾反應床對填埋場滲濾液中磷的轉化主要是通過吸附和生成以多羥基磷灰石為主要形式的化合物而固定。雞糞(含磷較高)和稻草(含磷較低)兩種典型有機物料均能顯著活化礦化垃圾中的磷,而且雞糞的磷活化效果優(yōu)于稻草;NaOH-P、Dil.acid-P和Conc.acid-P是礦化垃圾活化磷的主要來源。 建立了一種適合于礦化垃圾基因組DNA提取的方法,即TENP buffer/PBSbuffer-Bead beating/Proteinase K/SDS-Sephadex G-200 spin column的組合。礦化垃圾反應床體系的微生物分子水平分析發(fā)現(xiàn),礦化垃圾是極端環(huán)境微生物的載體,包括嗜鹽、嗜堿、嗜熱和嗜冷微生物,說明正是由于礦化垃圾反應床中含有這些具有特殊代謝系統(tǒng)的極端微生物才使其具有強的污染物降解能力,證實了礦化垃圾是一種性能優(yōu)越的生物介質。反應床體系中的細菌以芽孢桿菌屬、變形菌屬和動球菌屬為優(yōu)勢菌屬,古菌以甲烷八疊球菌屬和甲烷嗜熱菌屬為優(yōu)勢菌屬。運行良好的反應床體系中的細菌主要包括芽孢桿菌屬、微桿菌屬、放線菌屬、動球菌屬、γ-變性菌屬以及未分類的氮轉化細菌;古菌包括euryarchaeote、methanomicrobia、產(chǎn)甲烷archaea、Crenarchaeote和一種未知菌。 最后,關于進一步工作的方向包括高效生物反應器的開發(fā)、總氮去除率的提高和礦化垃圾微生物分子水平的深入研究進行了簡要的討論。
【學位授予單位】：同濟大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：X703.1

【引證文獻】

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1 李春秋;蔣海濤;王羅春;;垃圾滲濾液除氨脫氮新工藝初探[J];環(huán)境保護科學;2010年05期

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1 張勇;城市黑臭河道生境改善與生態(tài)重建實驗研究：技術耦合效應及機制[D];華東師范大學;2010年

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1 彭青;陳垃圾反應器處理滲濾液脫氮功能微生物研究[D];華東師范大學;2013年

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