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文檔簡介
1、為了提高礦化垃圾反應(yīng)床對滲濾液的處理能力,同時闡明其對污染物的降 解轉(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)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(yīng)床體系中氨氮和磷 的轉(zhuǎn)化機制以及反應(yīng)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、
2、進水COD濃度和運行周期對塔式礦化垃圾反 應(yīng)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(guān)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8000mg/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(fù)荷為0.267-0.444 m3/m3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(biāo)準(zhǔn)。實際工程系統(tǒng)對填埋場滲濾液中的污染物
3、去除效果相對較 差,分析認(rèn)為主要和床體填充的礦化垃圾性質(zhì)以及處理滲濾液的可生化性有關(guān)。 在固液比為10:1,運行周期為3h,水力負(fù)荷為0.08m3/m3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(yīng)床處理填 埋場滲濾液的工藝強化研究。從工程實際應(yīng)用角度出發(fā),認(rèn)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(yīng)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
4、具有明顯強化反應(yīng)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(yīng)床出水中的COD。隨著鐵屑 內(nèi)電解反應(yīng)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(yīng)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:pH 4.
5、5、 FeCl3 1500mg/L、PAM 15mg/L、磺酸類化合物5mg/L和硅藻土1500mg/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(yīng)床對氨氮 的吸附是在瞬間(<10min)完成的,且難以解吸。可用Freundlich方程比較準(zhǔn)確 地描述礦化垃圾對氨氮吸附
6、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(yīng)床對氨氮的轉(zhuǎn)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(yīng)床完成對氨氮的吸附和生物轉(zhuǎn) 化再生。因此,分析認(rèn)為礦化垃圾反應(yīng)床的氨氮去除性能與其運行年限無關(guān)。 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
7、垃圾中磷的賦存形態(tài)特征進行研 究。以NaOH-P和Dil.acid-P構(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)床的上層床體中。據(jù)此推斷礦化垃圾反應(yīng)床對填埋場 滲濾液
8、中磷的轉(zhuǎn)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/PBS buffer—Bead beating/Proteinase K/SDS—
9、Sephadex G-200 spin column的組合。礦 化垃圾反應(yīng)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(yīng)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(zhì)。反應(yīng)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
10、良好的反應(yīng)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(zhuǎn)化細菌;古菌包括 euryarchaeote、methanomicrobia、產(chǎn)甲烷archaea、Crenarchaeote和一種未知菌。 最后,關(guān)于進一步工作的方向包括高效生物反應(yīng)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。 關(guān)鍵詞:礦化垃圾;塔式反應(yīng)床;氨氮轉(zhuǎn)化;磷轉(zhuǎn)化;微生物分子生
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