垃圾滲濾液原位與異位耦合脫氮工藝及其機理研究.pdf

1、衛(wèi)生填埋法是我國城市生活垃圾無害化處理處置最主要的方式和手段。然而隨著《生活垃圾填埋場污染控制標準》(GB16889-2008)的頒布，大幅提高了滲濾液外排TN控制要求，填埋過程中產(chǎn)生的大量性質多變、高濃度氨氮和有機物的垃圾滲濾液脫氮難題成為制約生活垃圾填埋場可持續(xù)發(fā)展的重要因素，因此，開發(fā)經(jīng)濟高效的垃圾填埋場滲濾液脫氮技術顯得尤其重要。以滲濾液回灌為特征的生物填埋技術的發(fā)展為開發(fā)垃圾填埋場滲濾液原位與異位耦合脫氮工藝奠定了良好的基礎。

2、本文通過高有機物滲濾液短程硝化作用影響因素與硝化細菌變化規(guī)律、適齡填埋垃圾反硝化特性及其反硝化細菌種群多樣性等方面的研究，構建了填埋垃圾堆體外硝化-堆體內(nèi)反硝化-MAP沉淀-混凝沉淀-土壤植被層原位脫氮工藝;通過研究填埋垃圾厭氧產(chǎn)沼性能、垃圾滲濾液半短程硝化過程控制策略和硝化出水厭氧氨氧化反應器運行性能，集成構建了垃圾滲濾液填埋垃圾厭氧產(chǎn)沼-堆體外Sharon-厭氧氨氧化脫氮工藝。研究結果為滲濾液原位與異位耦合脫氮工藝的開發(fā)和應用提供了

3、理論依據(jù)。論文主要結果如下:
　　 1、采用單級完全混合式好氧反應器可實現(xiàn)垃圾滲濾液COD和NH4+-N的有效去除。反應器的COD去除負荷和NH4+-N轉化負荷可分別達到2.48 Kg/(m3·d)和0.37 Kg/(m3·d)。在平均COD負荷為1.50 Kg/(m3·d)條件下，實現(xiàn)短程硝化過程的最適DO濃度范圍為1.00-1.70 mg/L。對活性污泥amoA基因和nxrA基因進行Q-PCR分析結果表明，氨氧化細菌amoA

4、基因拷貝數(shù)與比污泥氨氮去除速率之間、亞硝酸鹽氧化菌nxrA基因拷貝數(shù)與比污泥硝酸鹽產(chǎn)生速率之間有很好的相關性。amoA基因拷貝數(shù)在9.08×108～6.71×109copies/g VSS間變化，nxrA基因拷貝數(shù)在1.53×107～1.54×109 copies/g VSS間變化。
　　 2、7年填埋齡垃圾具有良好的反硝化脫氮性能。將硝化后滲濾液回灌至7年填埋齡垃圾反應器，其TON（NO2--N和NO3--N）去除速率在16.

5、4-67.2 g N/(t-TS·d)，平均值為44.9 g N/(t-TS·d)。通過對填埋垃圾進行nirS基因克隆文庫分析結果表明，異養(yǎng)菌Azoarcus tolulyticu是填埋垃圾反應器最主要的反硝化功能菌。集成構建的垃圾滲濾液“填埋垃圾堆體外硝化-堆體內(nèi)反硝化-磷酸銨鎂結晶-混凝沉淀-土壤植被層”組合原位脫氮處理技術對滲濾液COD和NH4+-N具有良好的處理效果。當氣溫為1-22℃、進水滲濾液COD為2983-11780 m

6、g/L、NH4+-N濃度為910-1731 mg/L時，最終出水COD小于500 mg/L，NH4+-N濃度小于25mg/L，TN濃度小于60 mg/L。
　　 3、同步硝化反硝化污泥與反硝化-Sharon反應器污泥細菌種群多樣性差異顯著。利用高通量測序分析同步硝化反硝化污泥接種至反硝化-Sharon反應器的細菌群落變化，結果表明，在細菌門類上，兩種污泥差別不大。同步硝化反硝化污泥和Sharon反應器污泥中變形菌門Proteob

7、acteria的數(shù)量最高，擬桿菌門Bacteroidetes次之，其中變形菌門中又以β-Proteobacteria和γ-Proteobacteria的比例較高。但在菌屬水平上，相差較大。同步硝化反硝化脫氮污泥中存在異養(yǎng)反硝化、自養(yǎng)反硝化、氨氧化過程、有機物降解、絲狀菌等相關作用的微生物，可能存在潛在的厭氧氨氧化過程。占優(yōu)勢的細菌為:Thauera屬、Nitrosomonas屬、uncultured Anaerolineaceae屬、S

8、aprospiraceae屬和浮霉菌門Planctomycetes。而Sharon污泥中存在有機物氧化、異養(yǎng)反硝化、氨氧化過程等相關作用的微生物，占優(yōu)勢的細菌為:Rhodanobacter屬、Ottowia屬、Nitrosomonas屬等。
　　 4、集成創(chuàng)建的垃圾滲濾液“填埋垃圾厭氧產(chǎn)沼-Sharon-Anammox”工藝可以同時實現(xiàn)能源回收和經(jīng)濟高效脫氮的目的。填埋垃圾厭氧產(chǎn)沼反應器對回灌滲濾液COD有良好的去除效果。COD

9、去除負荷可達1.0 Kg/(m3·d)（以總體積計），產(chǎn)氣性能為0.47 L/g COD。Sharon反應器在FA濃度在1-280 mg/L均可實現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化作用。通過進水的堿度/NH4+比調節(jié)可以任意控制Sharon出水NO2-/NH4+比。利用滲濾液生物脫氮污泥可成功啟動厭氧氨氧化MBR反應器，在活性停滯階段，將NO2--N濃度控制在60 mg/L以下有利于厭氧氨氧化菌的快速啟動。一定比例的滲濾液硝化出水對厭氧氨氧化活性有明顯的