【摘要】：為了提高礦化垃圾反應(yīng)床對(duì)滲濾液的處理能力,同時(shí)闡明其對(duì)污染物的降解轉(zhuǎn)化機(jī)制,本課題主要從工藝優(yōu)化和降解機(jī)制兩個(gè)方面進(jìn)行了研究,包括塔式礦化垃圾反應(yīng)床小試、中試和實(shí)際工程運(yùn)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)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(yàn)研究了固液比、進(jìn)水COD濃度和運(yùn)行周期對(duì)塔式礦化垃圾反應(yīng)床處理填埋場(chǎng)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(yùn)行參數(shù)為:固液比大于50∶1,進(jìn)水COD小于8000 mg/L,運(yùn)行周期小于3h。現(xiàn)場(chǎng)中試研究表明,在溫度為10-37℃,水力負(fù)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(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際工程系統(tǒng)對(duì)填埋場(chǎng)滲濾液中的污染物去除效果相對(duì)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(yùn)行周期為3h,水力負(fù)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(jìn)行礦化垃圾反應(yīng)床處理填埋場(chǎng)滲濾液的工藝強(qiáng)化研究。從工程實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā),認(rèn)為廢鐵屑是相對(duì)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(chǎng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)化礦化垃圾反應(yīng)床處理填埋場(chǎng)滲濾液的有效途徑。 聚合氯化鋁、氯化鐵和硫酸鋁強(qiáng)化混凝處理滲濾液尾水的研究表明,氯化鐵強(qiáng)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(qiáng)化混凝不能實(shí)現(xiàn)對(duì)滲濾液尾水的有效處理。 礦化垃圾對(duì)氨氮具有“易吸附、難解吸”的特點(diǎn),礦化垃圾反應(yīng)床對(duì)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(zhǔn)確地描述礦化垃圾對(duì)氨氮吸附的整個(gè)過程,其中n值在0.1-0.5之間,表示氨氮吸附容易進(jìn)行。礦化垃圾反應(yīng)床對(duì)氨氮的轉(zhuǎn)化研究可知,床體中的陽離子交換位點(diǎn)僅僅起暫時(shí)貯存氨氮作用,隨即主要通過硝化作用實(shí)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(duì)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(yùn)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(jí)方法對(duì)礦化垃圾中磷的賦存形態(tài)特征進(jìn)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(duì)較高。塔式反應(yīng)床體中不同磷素形態(tài)的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化表明,礦化垃圾反應(yīng)床對(duì)填埋場(chǎng)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(duì)填埋場(chǎng)滲濾液中磷的轉(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(jī)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(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(qiáng)的污染物降解能力,證實(shí)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(xì)菌以芽孢桿菌屬、變形菌屬和動(dòng)球菌屬為優(yōu)勢(shì)菌屬,古菌以甲烷八疊球菌屬和甲烷嗜熱菌屬為優(yōu)勢(shì)菌屬。運(yùn)行良好的反應(yīng)床體系中的細(xì)菌主要包括芽孢桿菌屬、微桿菌屬、放線菌屬、動(dòng)球菌屬、γ-變性菌屬以及未分類的氮轉(zhuǎn)化細(xì)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(jìn)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(jìn)行了簡要的討論。
【學(xué)位授予單位】：同濟(jì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：X703.1

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

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(hù)科學(xué);2010年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張勇;城市黑臭河道生境改善與生態(tài)重建實(shí)驗(yàn)研究：技術(shù)耦合效應(yīng)及機(jī)制[D];華東師范大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

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

，

本文編號(hào)：2635521