垃圾填埋层通风对循环渗滤液的硝化与反硝化作用

第30卷第1期北　京　交　通　大　学　学　报Vol.30No.1

文章编号:167320291(2006)0120005204

垃圾填埋层通风对循环渗滤液

的硝化与反硝化作用

于晓华1,2,何品晶1,邵立明1,李国建1

(1.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092;

2.北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)

摘　要:渗滤液循环回灌填埋层同时去除其中的碳、氮污染物的前提是层内必须存在好氧、兼性、厌氧混合代谢条件.通过对比间歇强制通风和强化自然通风这两种使填埋层内形成混合代谢条件的实验发现:两者均可使填埋层具有去除回灌渗滤液中化学耗氧量CODCr和氨氮的能力,间歇强制通风的去除负荷为CODCr165g/(m2 d),氨氮7.5g/(m2 d);强化自然通风则为CODCr480g/(m2 d),氨氮16g/(m2 d).填埋层对氨氮硝化形成的硝态氮的反硝化能力与回灌渗滤液中生物可利用碳BC与氨

氮之比BC/N有关,当此比值大于4.5时,间歇强制通风填埋层可达到几乎完全的反硝化水平.但强化自然通风填埋层中,即使当BC/N大于7.5时,流出液中硝态氮仍大于50mg/L,主要原因是层内存在持续有氧的区域,阻碍了对其的完全反硝化.

关键词:垃圾填埋;填埋层通风;渗滤液回灌;硝化和反硝化中图分类号:X705　　　文献标识码:A

NitrificationandDenitrificationofRecirculatedLeachate

byAeratedLandfillLayers

YUXiao-hua1,2,HEPin-jing1,SHAOLi-ming1,LIGuo-jian1

(1.StateKeyLaboratoryofPollutionControlandResourcesReuse,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;

2.SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044,China)

Abstract:TosimultaneousremoveCODCrandNH4+-Nintheleachatebyrecirculation,co-existenceofaerobic,facultativeandanaerobicmetabolisminlandfilllayershouldbeprovided.Intermittentforcedaerationandnaturalventilationwereutilizedtostudythemultiplemetabolismsinthesimulatedlandfillcolumns.ResultsshowedthatbothofthemcouldassistinremovingCODCrandNH4+-Nintherecircu2latedleachate,inwhich165g/(m2 d)ofCODCrand7.5g/(m2 d)ofNH4+-Ncouldbeeliminatedbythecolumnwithforcedaeration,and480g/(m2 d)ofCODCrand16g/(m2 d)ofNH4+-Neliminated

-bythecolumnwithnaturalventilation.DenitrificationofNOxwasrelatedtotheratioofbiodegrad2

ablecarbontoNH4+-Nintherecirculatedleachate.Whentheratiowasupto4.5inthecolumnwith

-forcedaeration,almostallNOxwasdenitrified,whilefornaturalventilation,eventheratioincreased-tomorethan7.5,NOxintheleachateeffluentwasstillabove50mg/L,whichwasmainlycontribut2

edtothedenitrificationinhibitionduetothepersistentexistenceofaerobiczone.

Keywords:municipalsolidwastelandfill;aeratedlandfilllayer;leachaterecirculation;nitrificationanddenitrification

收稿日期:2005203227基金项目:国家“十五”“863”高技术研究发展计划课题(2001AA644010,2003AA644020)

),女,辽宁沈阳人,高级工程师,博士.email:yugu6492@http://doc.guandang.net作者简介:于晓华(1964—

　　循环回灌是生活垃圾填埋场渗滤液的有效处理

方法[1],其利用填埋层内微生物的代谢活动降解渗滤液中污染物的有效性已得到证实[2].但由于传统的填埋层环境条件只适合厌氧微生物的代谢活动,因此循环回灌仅能去除渗滤液中的有机碳,而不能净化氨氮.从污水生物脱氮的原理出发,要通过渗滤液循环回灌实现脱氮处理,在垃圾填埋层中引入好氧生物代谢过程是一种可行的途径.Onay等[3]根据对填埋层进行局部通气引入生物硝化过程的设想,用3个液相串联循环的模拟填埋层,以腐熟堆肥为填充物,证明了对其中一个填埋层进行持续强制通气,可使流经该层的渗滤液中的氨氮充分硝化,然后可在下一个填埋层中被反硝化,第三个填埋层则仍可保持稳定的甲烷化代谢状态.但该实验中3个填埋层的气体为分别收集,未验证局部强制通气对其它填埋层空间微生物代谢环境的影响.据此,Jokela等[4]考察了将渗滤液在层外进行硝化(层外对渗滤液曝气),然后循环回灌至填埋层反硝化的方法,以实际(长填龄)渗滤液证明了利用腐熟填埋层进行脱氮的可行性,以及高浓度硝酸盐对填埋层甲烷化代谢的抑制和填埋层碳源对反硝化的影响.郭辉东等[5]则研究证实了对于新鲜垃圾渗滤液,由于其有机碳含量过高,利用渗滤液层外硝化(层外对渗滤液曝气)方法进行脱氮时,渗滤液应先经甲烷化代谢填埋层去除有机碳,以保证层外硝化的可行性.王琪等[6]研究的准好氧填埋工艺,利用填埋层与环境的温差为驱动力,以填埋层渗滤液收集管和导气管为通道,向填埋层进行自然通风,实验表明,此方法可使循环回灌渗滤液的氨氮几乎全部去除,但未说明渗滤液的硝酸盐含量.在欧阳峰[7]的类似条件实验中,渗滤液中硝酸盐含量达到了大于1000mg/L的水平.

根据生活垃圾填埋层的生物代谢机理[8]和相关研究结果可知,通风供氧方式、碳源与渗滤液循环回灌负荷是影响填埋层对渗滤液进行脱氮的主要因素.本文作者前期的实验证实了以间歇强制和自然通风方式向新鲜垃圾填埋层少量供氧,能对循环回灌渗滤液进行同时硝化/反硝化[9,10].本文则对同样通风条件下,初步稳定填埋层内的生物硝化/反硝

化作用及影响因素作了进一步的研究.

1　实验方法

1.1　装置

实验装置如图1所示,1号填埋柱模拟间歇强制通风填埋层,填埋层利用鼓风机,通过填埋柱底部陶粒集水层的出水管进行强制通风供氧.2号填埋柱模拟自然通风填埋层,柱中心插入直径为5cm的穿孔导气管,上端直接连通大气,下端通过集水层和敞开的排水管与大气相通.导气管中空气因柱内外温差驱动不断流动,并通过壁面穿孔向垃圾层扩散供氧.两填埋柱的尺寸相同,内径为38cm,高度为230

cm.

图1　实验装置示意图

Fig.1　Sketchmapofexperimentalinstrument

1.2　垃圾条件

实验在填埋垃圾初步稳定(如填埋层已无明显

沉降,渗滤液净产生量接近0等)的条件下进行,填埋柱中的垃圾填龄均为30周.这期间,两柱每天循环回灌渗滤液1次(1L),水力负荷为9.17mm/d,回灌液CODCr10～25g/L,氨氮300～1500mg/L,凯式氮KN300～2500mg/L.1号柱每天强制通风1～2次,通风量50～100L/d,但在第29和30周停止强制通风与渗滤液回灌,而2号柱始终保持强化自然通风条件.两柱初始垃圾的组成参见文献[9],至30周时的垃圾特性见表1,其特性的差异与两柱通气方式的不同有关.

表1　实验柱内垃圾的特性

Tab.1　Characteristicsofthelandfilledrefuse

模拟方式

1号柱(间歇微氧)2号柱(自然通风)

%

半纤维素

7.736.89

含水率挥发性固体生化需氧量BDM

71.5265.11

82.4971.39

74.5365.73

纤维素

25.4735.28

木质素

14.3313.03

　　　　　　　　　　注:除含水率外,其余均为干基质量分数.

1.3　操作方法

模拟柱实验在室外进行,设雨蓬防止自然降雨进入,为模拟实际填埋层内的温度,实验装置在冬季进行保温,整个实验周期,柱内温度控制在15～35℃.实验期间,每周采集渗滤液和气体样品2次,渗滤液性质分析指标和方法采用国家标准,氨氮用蒸馏滴定法,凯氏氮用凯氏总氮法,硝态氮用戴氏合金还原法,CODCr …… 此处隐藏：8965字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……