刘沛然[1]2017年在《Ca~(2+)、Mg~(2+)对垃圾渗滤液厌氧生物处理及微生物群落的影响研究》文中研究表明随着人们生活水平的不断提高,城市垃圾渗滤液的排放量越来越高。垃圾渗滤液污染成分复杂,且金属含量多。其中Ca~(2+)、Mg~(2+)总是大量存在于垃圾渗滤液中,并且会对生物处理系统产生一定的影响。因此本实验的目的是探求不同浓度Ca~(2+)、Mg~(2+)对垃圾焚烧渗滤液在厌氧生物处理过程中的影响程度。同时,从分子生物学角度进一步揭示Ca~(2+)、Mg~(2+)对厌氧生物处理系统处理垃圾渗滤液的微生物群落结构、特征的影响,进而综合分析Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度对ASBR处理垃圾渗滤液中微生物群落结构及多样性与反应器运行效能所产生影响之间的关系。本研究主要结论如下:(1)本实验用水采用垃圾焚烧渗滤液,ASBR的启动实验采用逐步提升负荷的方法,随着进水负荷的提升,反应周期由24 h增加为48 h。经过36 d的驯化培养,反应器自我调节能力良好,整个过程中均没有出现VFA的大量积累。直至将进水COD浓度提升至30000 mg/L左右,ASBR的去除率最终稳定在80%以上。在随后持续30 d的稳定运行期内,出水COD浓度基本稳定在2000-3800mg/L,COD去除率稳定维持在85%以上。表明ASBR对该浓度垃圾渗滤液已经完全适应,驯化成功的活性污泥满足进行后续实验的条件。(2)将驯化好的活性污泥均分至8个模拟ASBR中,保证各ASBR中污泥浓度及运行条件相同。通过在COD浓度为31010 mg/L的进水中投加CaCl_2、MgCl_2,以实现8个ASBR进水中不同的Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度,分别为0,15,25,50,75,100,125,150mmol/L。研究发现:Ca~(2+)、Mg~(2+)的最适投加量为25 mmol/L,此条件下ASBR的COD的去除率在所有反应器中效果最优,稳定在92%左右。当进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度升至150 mmol/L时,反应器的运行效能大幅下降,VFA大量积累,。说明反应器已经酸化,微生物活性受到严重抑制,污泥性能恶化。通过对污泥浓度的监测结果及SEM扫描电镜也可以看出:当进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度为25 mmol/L时,在此条件下适宜微生物的生长,颗粒表面微生物种类最为丰富,并且少量盐分沉淀在污泥上,增强了物质间的传质作用。显着增强了颗粒污泥的性能;而当进水中Ca~(2+)、Mg~(2+)超过100 mmol/L时,此时大量的Ca~(2+)、Mg~(2+)会对厌氧系统产生极其不利的抑制,大量的CaCO_3沉积在污泥,微生物活性大幅降低。(3)对8个ASBR稳定后的活性污泥样品进行高通量测序,研究发现:当ASBR进水中不含有Ca~(2+)、Mg~(2+)时,此时细菌群落结构与投加Ca~(2+)、Mg~(2+)后多个样品的细菌群落结构相比,产生了较为明显的差异。当ASBR进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度小于25 mmol/L的范围内,随着Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度的增加,反应器内微生物群落的丰度及多样性逐渐增加,并在25 mmol/L的浓度时,物种丰度及多样性均达到峰值,反映了进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度为25 mmol/L时存在较其他条件更适合系统内细菌生存的环境;当进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度大于25 mmol/L且小于125mmol/L之间时,反应器内微生物群落的丰度及多样性逐渐受到抑制,呈显着下降的趋势,抑制程度随着进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度的增加而逐渐增强;当进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度大于或等于125 mmol/L时,此时Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度超过系统内大部分微生物所能承受的阈值,原系统内大量微生物死亡,随之又产生了很多新的微生物种群,微生物群落结构发生严重改变。在进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度小于150 mmol/L时,厚壁菌门(Firmicutes)是反应器中的绝对优势菌群;当Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度在150 mmol/L时,拟杆菌门成为系统中的最优势菌群,所占比例为30.5%。当进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度小于150 mmol/L时,Sedimentibacter、Sedimentibacter、Acholeplasma这些优势细菌均呈现出先增高后降低的整体变化趋势。说明Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度在一定范围内,此时系统内的环境对这些菌属的生长繁殖具有促进作用。而Pertimonas、Defluviicoccus、Thauera这些优势细菌在在各ASBR内丰度变化不大,但当进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度达到150mmol/L时,这些菌属的含量大幅降低,说明这些菌属对Ca~(2+)、Mg~(2+)具有一定的抗性,但150 mmol/L的Ca~(2+)、Mg~(2+)超过了其能承受的阈值。通过冗余分析可以得知,Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度、VFA以及pH是本实验中ASBR处理垃圾渗滤液系统细菌群落产生变化的主要影响因素。综合分析本实验结果可以发现,Ca~(2+)、Mg~(2+)在垃圾渗滤液的厌氧生物处理过程中具有一定的影响作用。当进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度小于25 mmol/L时,Ca~(2+)、Mg~(2+)对垃圾渗滤液厌氧生物处理系统的微生物多样性及反应器运行效能均有促进作用。且浓度越大,促进作用越为明显;当进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度大于25 mmol/L时,随着进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度的增大,其对垃圾渗滤液厌氧生物处理系统运行效能的抑制作用以及微生物群落结构的影响效果越为显着,且进水Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度为125 mmol/L为垃圾渗滤液厌氧生物处理的浓度阈值,超过这一范围将会严重影响微生物群落结构及反应器运行效能。
杨小明[2]2004年在《城市生活垃圾渗滤液厌氧生物处理特性研究》文中提出卫生填埋是我国目前处理垃圾的主要方法，其所产生的垃圾渗滤液对环境的危害性很大，不容忽视。垃圾渗滤液是种水质非常复杂的废水，高COD和高NH_4~+-N是其主要特征。垃圾渗滤液的成份和浓度受废弃物和水力条件的影响，而且还会随垃圾填埋场的年龄而变化。本试验以西安江村沟垃圾填埋场渗滤液为对象，采用不同反应器，进行了垃圾渗滤液厌氧处理试验研究。同时，对厌氧生物处理对垃圾渗滤液的可生化性、分子量分布的改变等内容进行研究，主要结论如下： (1)垃圾渗滤液的分子量分布测定试验结果表明：在小于10000Da分子量范围内的污染物占垃圾渗滤液原液TOC的86.90％，说明垃圾渗滤液中的污染物主要集中在小于10000Da分子量的范围内。 (2)厌氧SBR反应器进行处理，发现游离氨的浓度是影响厌氧处理垃圾渗滤液的主要抑制因子。当调节反应器内pH=7时，游离氨浓度维持在30～60mg／L，产气量稳定在1000～1500ml。试验结果表明，游离氨的抑制作用是可恢复的，符合反竞争抑制模型。 (3)对厌氧SBR出水做分子量切割，结果表明：厌氧处理出水中的污染物分子量有变大的趋势。渗滤液原液小于10000Da分子量的范围内COD值由77.71％下降到69.96％～72.44％；TOC由原液的86.90％下降到70.00％～78.52％。由此可知，厌氧生物处理过程主要去除小分子量污染物。 (4)ABR处理垃圾渗滤液时，原水COD为6500mg／L，去除率为82％；当渗滤液浓度增加到9000mg／L时，去除率为69％。
党岩[3]2016年在《垃圾焚烧厂渗沥液中富里酸对厌氧生物处理的影响及其降解和转化研宄》文中提出随着城市生活垃圾产量的日益增长,垃圾焚烧发电作为一种能源回收手段得到了越来越广泛的应用。随之而来的是在焚烧前垃圾堆放过程中产生大量的有机物浓度极高的垃圾焚烧厂渗沥液,需要集中处理,与老龄垃圾填埋场渗滤液不同,它是一种新鲜渗沥液,具有良好的可生化性(B/C>0.5)。因此,通常采用厌氧产甲烷生物处理技术对其进行处理以去除高浓度的COD。垃圾焚烧厂渗沥液组成成分非常复杂,含有多种溶解性有机质(DOM),而富里酸(FA)是其中的一种典型的难降解有机物,对于垃圾焚烧厂渗沥液的有效处理影响较大。因此,本文以垃圾焚烧厂渗沥液中的FA为研究对象,研究FA对垃圾焚烧厂渗沥液生物处理过程中厌氧产甲烷的影响,以及FA自身在垃圾焚烧厂渗沥液生物处理过程中的降解特征和转化规律。本文首先采用实验室小试的膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器对北方某垃圾焚烧厂渗沥液进行处理,发现在进水COD为55,000 mg/L、有机负荷(OLR)在23.0kgCOD/(m3d)及以下时,反应器稳定运行,COD去除率高达91%以上,86%的去除COD转化为甲烷,可实现能源的高效回收。进一步提升EGSB反应器的OLR,反应器酸化,丙酸大量积累,COD去除率急剧降低,表明EGSB反应器处理该垃圾焚烧厂渗沥液的OLR上限为23.0 kgCOD/(m3 d)。对EGSB反应器的出水DOM分析发现,EGSB出水中残留的有机物的芳香化程度、腐殖化程度均较进水有明显的提高,其中主要以FA、芳香类物质、长链烷烃等难降解有机物为主,作为EGSB反应器出水中一种典型的有机组分,FA在厌氧产甲烷过程中的降解和转化特征需要进一步研究。本文接下来研究了FA对EGSB反应器处理垃圾焚烧厂渗沥液的处理效能的影响。研究发现FA会影响EGSB的COD去除率和甲烷产率。在维持进水总COD稳定的情况下,进水中FA的浓度从1,500 mg/L提升到8,000 mg/L时,COD去除率从96%逐渐降低至81%,产生的生物气中甲烷的含量从72%逐渐降低至60%。甲烷产量计算、微生物群落结构及FA分子结构的分析结果表明,FA是通过与反应器内的产甲烷菌竞争电子来影响EGSB反应器的处理效果的。因此,虽然EGSB反应器COD去除率降低,但整个运行过程EGSB反应器运行稳定且没有酸化的风险,同时当进水FA浓度降低以后,反应器的处理效果可以在较短的时间内(25天)完全恢复至初始水平。同时,研究发现FA进水浓度为4,000 mg/L起,EGSB反应器的COD去除率明显下降且在长期运行后无法恢复,因此为保证EGSB反应器的处理效率,应控制进水FA浓度小于4,000 mg/L。EGSB反应器可以较有效的部分降解垃圾焚烧厂渗沥液中的FA,但FA去除率随着进水FA浓度升高而降低,进水中FA浓度逐渐从1,500 mg/L梯度提升至8,000 mg/LFA的去除率逐渐从86%降低至72%,且未被降解的剩余FA主要分布在分子量>20 kDa的范围,这部分FA在8,000 mg/L进水条件下,去除率仅为46%。同时,EGSB出水DOM的非腐殖质类产物也受到了进水FA浓度的影响。细菌群落结构分析表明,EGSB反应器中的优势菌群Anaerolinaceae可在高浓度FA的环境下富集生长,实验证实Anaerolinaceae可能通过胞外电子传递的方式将其他有机物降解过程中产生的电子传递给FA,进而使FA得到降解和转化；由于FA的降解和转化消耗了大量电子,导致EGSB反应器的甲烷产率明显降低,影响了产甲烷菌的产甲烷过程。EGSB反应器出水中剩余FA的分子量明显比原始FA的分子量进一步增大,且芳香化程度和腐殖化程度均有显着提升。但这些更大分子量的有机物仍属于FA,而没有转化为腐殖酸或腐殖素等其他形式的腐殖质。不同进水FA浓度的EGSB出水中残余的FA的化学结构和元素组成有较大差异,主要是由于不同进水FA浓度条件下FA分子结构的支链降解情况不同导致的。渗沥液中的原始FA可以作为电子穿梭体加速Geobacter sulfurreducens向FeO(OH)传递电子的效率,以及促进Geobacter metallireducens和Geobacter sulfurreducens之间的电子传递；而EGSB反应器出水中残余的FA则失去了这种促进电子传递的能力,反而产生了抑制效果。这主要是由于FA分子结构中为电子传递能力起到关键作用的醌结构在厌氧产甲烷过程中被完全的不可逆的破坏所导致的。这部分出水FA若直接排放会对自然环境造成不良影响。
万小准, 徐晓明[4]2008年在《珠海拱北污水厂垃圾渗滤液预处理方案设计》文中认为对各类常用的垃圾渗滤液处理工艺进行分析比较,综合考虑渗滤液的水质及拱北污水厂的处理工艺、用地等因素,提出适宜的垃圾渗滤液处理方案。
吴长淋[5]2018年在《半干法厌氧生物处理高浓度固体废弃物有机渗滤液的试验》文中研究说明采用半干法厌氧生物反应器对分类后生活垃圾预处理产生的高浓度固体废弃物有机渗滤液进行厌氧消化处理,结果表明:通过接种厌氧微生物,可实现半干法厌氧反应器的快速启动。厌氧反应器pH值维持在7.4左右,ORP维持在-459m V,无酸化现象。随着反应器容积负荷提高,可能产生游离氨氮抑制,游离氨质量浓度宜控制在28~73 mg/L。半干法厌氧反应器最大容积负荷为13.44 g VS/(L·d),反应器底部残渣需要定期排出,防止厌氧反应器堵塞。
何娟[6]2013年在《高含盐肝素钠生产废水厌氧生物启动与运行的研究》文中指出肝素钠因具有抗凝血、降血脂、抗炎等作用,市场需求一直比较旺盛,而中国是肝素钠粗品的最大生产国和出口国,约占国际市场份额的50%以上。但是,在肝素钠生产过程中伴生的高盐、高COD、高氨氮的“叁高”废水却一直是废水处理领域的难题,不仅制约着企业的发展,也对我国水环境造成极大的破坏。现有研究中,生物法是最经济实用、应用前景最广的处理方法,特别是厌氧生物处理,在处理COD浓度很高的肝素钠废水中是最重要的环节之一。如何快速、稳定启动厌氧生物过程则是在工程实践中关键性的一步。本文针对肝素钠生产废水的特点,通过试验探讨了其厌氧生物处理启动阶段中微生物驯化的影响因素(如起始盐浓度、盐浓度递增负荷、水力停留时间、微量元素、金属离子钾)。并在驯化基本完成后,讨论了肝素钠生产废水在厌氧反应器中的有机物降解规律及氨化规律。试验研究结果表明：1、以5000mg/L作为耐盐微生物驯化起始的NaC1浓度,进水COD浓度为1000-4000mg/L,在提高盐浓度时以2500mg/L作为NaC1递增负荷,水力停留时间为5d。此条件下,能够驯化出耐盐浓度为30000mg/L的微生物,当进水COD浓度为2000mg/L时,系统稳定后COD去除率约为75%。2、添加微量元素有利于耐盐微生物的驯化。NaC1为15000mg/L时,添加微量元素后COD去除率、氨化率、产气量及甲烷体积分数相比对照组分别提高了32.9%、59.6%、60.3%、35.6%：NaC1为30000mg/L时,添加微量元素后COD去除率、氨化率、产气量及甲烷体积分数相比对照组分别提高了30.6%、33.9%、81.7%、39.9%。3、在高盐浓度阶段(NaC1浓度为16000mg/L与24000mg/L),金属离子钾体现一定的解抑效应,可提高废水的COD去除率、产气量和气体中甲烷体积分数,对氨化率没有明显影响。4、进水有机负荷及氨氮负荷增加会导致COD去除率、氨化率、产气量、甲烷体积分数下降。当进水COD浓度由990.5mg/L提高到19150.0mg/L、氨氮由88.3mg/L提高到1709.1mg/L时,COD去除率、氨化率、产气量、甲烷体积分数分别下降了60.9%、37.6%、81.5%、6.0%。5、厌氧法处理肝素钠生产废水的水力停留时间为7d。进水COD与NH3-N浓度分别为2000.0mg/L、245.6mg/L时,7d时COD去除率、氨化率分别为75.7%、105.0%。6、盐浓度的突然升高和降低都会导致系统COD去除率降低,但对氨化率没有明显影响。盐浓度突然降低比盐浓度突然升高对COD去除的影响大。不过系统具有一定的抗瞬时盐变化的能力,只是低盐度冲击恢复至冲击前COD去除率的时间比高盐度冲击的长。
王萌[7]2016年在《高碳氮废水厌氧生物处理过程中VFA及DOM的光谱分析》文中指出厌氧序批式反应器(ASBR)因为投资少,操作便捷和管理方便等特点受到众多的关注,但是其厌氧污泥的培养周期长以及在厌氧过程中出现的挥发性有机酸(VFA)易形成积累等问题,制约了该项技术的推广和应用。而近红外光谱技术和荧光光谱技术作为近年来兴起的两种高新技术分析手段能够快速反映厌氧过程中各类物质的变化情况。因此本实验探求结合近红外光谱技术和荧光光谱技术对ASBR反应器实行在线监测的可行性。该实验采用ASBR处理高碳氮废水,以某污水厂厌氧污泥作为接种污泥,经过79天长期稳定的运行,现得到以下结果:(1)本实验中ASBR反应器的启动,采用逐步提升水力负荷的方法,经过39天的启动培养后,ASBR的COD去除率稳定在60%以上,同时总氮浓度维持不变,氨氮浓度略有上涨。当反应器的进水COD浓度为9000~10250 mg/L时,运行周期为96h,反应器的出水COD浓度基本稳定在2000 mg/L~2500 mg/L之间,COD的去除率保持在80%。与此同时反应初期的VFA浓度为600~700 mg/L左右,经过稳定周期的运行过程中,出水阶段的VFA浓度为200~300 mg/L,反映出ASBR反应器处于稳定的良好运行状态。(2)利用近红外光谱技术建立VFA的校正模型。该方法首先采用小波去噪对原始光谱进行预处理,再结合i PLS筛选出优质的光谱区间建立模型。结果显示在9091.30~9511.73cm~(-1)区间内建立的VFA校正模型,其预测值与实测值之间具有良好的相关性,其相关系数(r_c)为0.8275,RMSECV=0.3899;同时采集两个周期24个水样用于验证VFA校正模型,结果显示:相关系数(r_p)为0.8913,RMSEP=0.2453,因此说明模型对VFA的预测效果较好。(3)结合荧光光谱技术分别建立类蛋白质荧光峰强度与氨氮浓度、COD去除率的线性关系,得到其相关系数(R~2)分别为0.9140,0.9230,说明类蛋白质荧光峰强度与氨氮浓度、COD去除率均具有较好的相关性,从而可以利用荧光光谱技术实现对ASBR反应器的实时监控。因此利用ASBR反应器不仅能够有效降解高碳氮废水,将其与近红外光谱技术和荧光光谱技术结合后,还能够实现对ASBR反应器的实时监控,为其稳定运行提供支持。
张俊静[8]2006年在《人工神经网络在厌氧序批式反应器建模中的应用研究》文中研究说明在废水生物处理技术领域，各国学者相继开发了许多高效厌氧生物反应器，具有高效、稳定、节能等特点。其中厌氧序批式反应器(Anaerobic Sequencing Batch Reactor，简称ASBR)是第叁代高效厌氧生物反应器，具有结构简单、污泥停留时间长、运行成本低等优点。目前ASBR反应器已经广泛应用于处理低温低浓度生活污水、高浓度工业污水、含硫酸盐废水、有毒、难降解废水等，ASBR反应器作为厌氧生物处理领域内极有发展前景的工艺，近几年来成为厌氧反应器领域的研究热点。 与普通的连续流反应器相比，ASBR反应器是间歇运行、序批进料、具有高度非稳态运行特征的高速厌氧反应器，因此对自动控制程度和精度的要求较高。目前对于ASBR反应器运行参数的有效控制在很大程度上依赖于对生物反应器动力学的正确模拟。而由于生化反应及影响生化反应效果的运行参数的复杂性，导致传统的动力学模型预测出的结果往往与现实情况有较大误差。所以，为了能有效的控制ASBR反应器的运行参数，需要建立一种具有较高精度的数学模型。 人工神经网络模拟人类神经系统的结构，揭示数据样本中蕴含的非线性关系，具有良好的自适应性、自组织及很强的学习、联想、容错和抗干扰能力，可灵活方便的对多成因的复杂未知参数的反应系统进行建模。为实现神经网络的模型，设计者需要掌握计算机编程语言且具有较
何祥, 李晓彤, 傅金祥, 高阳, 李晓溪[9]2019年在《垃圾渗滤液生物毒性检测技术的应用与展望》文中认为垃圾渗滤液对周边地表水、地下水及土壤会产生较大的环境隐患。渗滤液排放标准中主要考察COD、BOD5、重金属等理化指标。但通过经济高效的生物毒性检测技术更能体现出渗滤液对环境的威胁程度。目前渗滤液生物毒性检测技术种类繁多,但缺乏系统的总结与对比。介绍了不同营养级生物作为垃圾渗滤液生物毒性检测受试生物的应用情况,分析了不同生物毒性检测技术的利弊,展望了垃圾渗滤液生物毒性检测技术的发展方向。
参考文献：
[1]. Ca~(2+)、Mg~(2+)对垃圾渗滤液厌氧生物处理及微生物群落的影响研究[D]. 刘沛然. 安徽建筑大学. 2017
[2]. 城市生活垃圾渗滤液厌氧生物处理特性研究[D]. 杨小明. 西安建筑科技大学. 2004
[3]. 垃圾焚烧厂渗沥液中富里酸对厌氧生物处理的影响及其降解和转化研宄[D]. 党岩. 北京林业大学. 2016
[4]. 珠海拱北污水厂垃圾渗滤液预处理方案设计[J]. 万小准, 徐晓明. 科技资讯. 2008
[5]. 半干法厌氧生物处理高浓度固体废弃物有机渗滤液的试验[J]. 吴长淋. 净水技术. 2018
[6]. 高含盐肝素钠生产废水厌氧生物启动与运行的研究[D]. 何娟. 西南交通大学. 2013
[7]. 高碳氮废水厌氧生物处理过程中VFA及DOM的光谱分析[D]. 王萌. 安徽建筑大学. 2016
[8]. 人工神经网络在厌氧序批式反应器建模中的应用研究[D]. 张俊静. 太原理工大学. 2006
[9]. 垃圾渗滤液生物毒性检测技术的应用与展望[J]. 何祥, 李晓彤, 傅金祥, 高阳, 李晓溪. 工业水处理. 2019
标签：环境科学与资源利用论文; 渗滤液论文; 微生物论文; 厌氧生物处理论文; 厌氧消化论文; 城市生活论文; 甲烷论文; 垃圾焚烧发电厂论文;