填埋场生物反应器处理渗滤液脱氮途径机理研究

发布时间：2017-05-21 08:00

  本文关键词：填埋场生物反应器处理渗滤液脱氮途径机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生活垃圾卫生填埋处理时,会产生成分复杂、氮含量极高的垃圾渗滤液。尤其是填埋后期产生的老龄成熟渗滤液,可生化降解有机物被大量分解,C/N比严重失衡,使得硝化-反硝化脱氮方式难以奏效。厌氧氨氧化作为一种无需碳源的新型脱氮途径,与反硝化脱氮存在一定的互补性,为协同处理渗滤液脱氮提供了可能。但关于渗滤液进水水质条件,如有机负荷和不同氮形态等,对反应器厌氧氨氧化和反硝化脱氮的影响尚缺乏研究。此外,在渗滤液处理中,如何快速启动厌氧氨氧化工艺并稳定运行,对于实际渗滤液的处理具有实际意义。本研究采用上海市某垃圾填埋场内陈垃圾作为填料构建填埋场生物反应器。设计正交试验,探究进水水质条件,如有机负荷、BOD/TN和NO2-/NH4+等,对反硝化和厌氧氨氧化协同脱氮的影响。通过选择合适的污泥接种源,研究提高填埋场生物反应器快速启动的有效策略。此外,通过15N同位素示踪技术,对渗滤液脱氮过程中反硝化和厌氧氨氧化的脱氮效率及贡献率进行解析。结论如下：(一)进水水质对反应器处理效果的影响在本研究的参数范围内：(1)在本研究所设置的9组反应器中,去除效果最佳的反应器进水有机负荷、BOD/TN和NO2-/NH4+分别为0.04 kg/(m3·d)、0.20和1.5时,总氮和氨氮去除率最高达到92.66%和81.67%；去除效果较差的为反应器进水有机负荷、BOD/TN和NO2-/NH4+分别为0.02kg/(m3·d)、0.05和0.5时,总氮和氨氮去除率最高仅为43.82%和41.80%。(2)进水有机负荷、BOD/TN比值都与填埋场生物反应器脱氮效果呈现正相关,表明有机负荷、BOD/TN比值的提高均有利于渗滤液的脱氮效果；进水NO2-/NH4+比值为0.5和1.5时,与反应器脱氮效果之间的相关性较差,而NO2-/NH4+比值为1.0时,二者相关性高,说明适合本研究填埋场生物反应器脱氮的NO2-/NH4+比值为1.0。(3)建议在填埋场反应器处理成熟渗滤液脱氮过程中,优化的进水条件为：有机负荷、BOD/TN和NO2-/NH4+比值分别控制在0.04～0.07kg/(m3·d)、0.20和1.0。(二)填埋场生物反应器快速启动策略(1)以混合有厌氧活性污泥的陈垃圾为填料(污泥接种率为6%),可以迅速提高反应器对垃圾渗滤液的处理效果,使反应器运行初期总氮和氨氮去除率均值分别达到82.55%和88.19%,比对照组高11.51%和11.31%,且先于对照组达到稳定状态,此时总氮和氨氮去除率最高分别达到89.99%和91.61%,比对照组缩短约42.86%的驯化时间,说明向反应器中添加厌氧活性污泥是实现加快反应器运行的有效策略。(2)未接种厌氧活性污泥的反应器总氮和氨氮去除率增长较慢,反应器运行前期总氮和氨氮去除率仅为71.04%和76.88%,且比实验组推迟18 d达到稳定状态。(三)反硝化和厌氧氨氧化协同脱氮机理通过采用15N同位素示踪技术研究反应器中反硝化和厌氧氨氧化对总氮去除的贡献率。结果显示：(1)本研究的填埋场生物反应器中厌氧氨氧化贡献率范围在7.50%～26.95%。(2)同一反应器内中下部陈垃圾样品厌氧氨氧化贡献率(约为11.02%～26.95%)均明显高于上部(约为7.5%～11.86%)。说明填埋场生物反应器中下部更适于厌氧氨氧化脱氮。(3)接种反硝化数量较多本研究中的厌氧活性污泥可以显著增加反硝化脱氮效率,但会降低厌氧氨氧化菌的贡献率。(4)陈垃圾样品厌氧氨氧化贡献率变化趋势与NO2-/NH4+比值密切相关(相关系数r=0.997)。进水NO2-/NH4+比值为1.5的厌氧氨氧化贡献增长率明显比0.5的高,说明进水合适的NO2-/NH4+比值影响着厌氧氨氧化贡献的增长速率。综上所述,进水水质对于填埋场生物反应器处理渗滤液脱氮有重要影响,厌氧氨氧化可以和反硝化协同脱氮,最高贡献率可达27%,通过调控进水水质可以优化反应器的脱氮效率。此外,接种厌氧活性污泥,可以实现反应器脱氮的快速启动。
【关键词】：垃圾渗滤液 填埋场生物反应器 厌氧氨氧化 反硝化 脱氮 ~(15)N同位素示踪
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 内容摘要6-8
• Abstract8-14
• 第一章 绪论14-26
• 1 研究目的及意义14-15
• 2 国内外研究进展15-24
• 2.1 水质及运行状况对反硝化菌和厌氧氨氧化菌的影响16-20
• 2.1.1 水质状况16-18
• 2.1.2 运行条件18-20
• 2.2 接种活性污泥在启动厌氧氨氧化工艺中的应用20-21
• 2.3 ~(15)N同位素示踪技术在厌氧氨氧化量化研究中的应用21-24
• 3 研究内容和技术路线24-26
• 3.1 研究内容24-25
• 3.2 技术路线25-26
• 第二章 进水水质对反应器脱氮效果的影响26-39
• 1 前言26
• 2 材料与方法26-29
• 2.1 实验装置26-27
• 2.2 工况运行27-28
• 2.3 样品采集与测定28
• 2.4 数据分析28-29
• 3 实验结果与讨论29-37
• 3.1 实验结果29-35
• 3.1.1 进水条件对总氮去除效果的影响29-30
• 3.1.2 进水条件对氨氮去除效果的影响30-32
• 3.1.3 进水条件对亚硝氮去除效果的影响32-33
• 3.1.4 进水条件对硝氮含量的影响33-35
• 3.2 结果讨论35-37
• 4 本章小结37-39
• 第三章 填埋场生物反应器快速启动研究39-45
• 1 前言39
• 2 材料与方法39-40
• 2.1 实验装置和方法39-40
• 2.2 工况运行40
• 2.3 样品采集与测定40
• 2.4 数据分析40
• 3 实验结果与讨论40-44
• 3.1 实验结果40-43
• 3.1.1 总氮去除效果变化趋势40-41
• 3.1.2 氨氮去除效果变化趋势41-42
• 3.1.3 亚硝氮去除效果变化趋势42
• 3.1.4 出水硝氮含量变化趋势42-43
• 3.2 结果讨论43-44
• 4 本章小结44-45
• 第四章 氮同位素示踪技术研究反硝化及厌氧氨氧化协同脱氮45-54
• 1 前言45
• 2 原理与方法45-48
• 2.1 实验原理45-46
• 2.2 实验器材与试剂46-47
• 2.3 实验方法47-48
• 2.4 数据分析48
• 3 实验结果与讨论48-53
• 3.1 实验结果48-51
• 3.1.1 进水水质对厌氧氨氧化脱氮贡献率的影响48-50
• 3.1.2 快速启动试验中厌氧氨氧化脱氮贡献率变化研究50-51
• 3.2 结果讨论51-53
• 4 本章小结53-54
• 第五章 结论与建议54-57
• 1 实验结论54-56
• 2 后续实验建议56-57
• 参考文献57-64
• 在学期间所取得的科研、实践成果64-65
• 致谢65

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本文编号：383011