滲滤液膜滤浓缩液回灌对填埋场稳定化的影响研究

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回灌法虽然可以利用填埋场反应器来处置浓缩液,但由于浓缩液水质复杂,其中的污染物可能会对填埋场内部的微生物代谢活动产生抑制作用,进而影响回灌区垃圾的稳定化进程。鉴于此,本论文以浙江省某生活垃圾填埋场的渗滤液膜滤浓缩液为研究对象,采用模拟垃圾填埋场,研究了不同浓缩液回灌方式和场外联合微好氧反应器浓缩液循环回灌对垃圾填埋场稳定化的影响;并采用高通量测序法,分析了填埋垃圾稳定化过程中微生物群落结构的演替特征。主要结论如下:(1)与传统的厌氧填埋场相比,渗滤液和浓缩液回灌可以加速填埋垃圾的降解,削减渗滤液和浓缩液的水量,减少外排污染物量。随着渗滤液和浓缩液的混合液回灌水力负荷从7.5 L/m3.d增长到22.5 L/m3·d,填埋垃圾污染物化学需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)和总氮(Total Nitrogen, TN)的排放量逐渐增大。与等水量渗滤液和浓缩液的混合液回灌(7.5 L/m3.d)相比,浓缩液由于含有高浓度难以生物降解的有机物、重金属、盐度等污染物,其直接回灌对垃圾降解具有一定的抑制作用。但填埋场反应器对浓缩液中硝氮和亚硝氮具有很好的净化作用,可降低浓缩液回灌填埋场系统外排TN量。(2)在进水有机容积负荷和溶解氧浓度控制在2.0~3.3 kg COD/m·d和1.0-2.0mg/L时,实验微好氧反应器对填埋场渗滤液COD和TN的去除率分别为80-92%和60~70%。微好氧反应器中主要的含氮化合物为氨氮和有机氮。在实验后期,由于渗滤液中主要是一些难以生物降解的有机物,微好氧反应器中反硝化细菌与其他异养菌竞争碳源,导致了出水中硝氮和亚硝氮浓度的增加。(3)场外部分渗滤液徽好氧反应器预处理回流到填埋场不仅可以缓解垃圾稳定化过程中渗滤液水质水量波动引起反应器冲击的问题,而且回灌液pH值为中性或偏碱性,当它再回流到填埋场时,减少了酸性pH值对垃圾层中中性微生物(产甲烷细菌)的抑制,有利于填埋垃圾的稳定化过程。(4)渗滤液和浓缩液的回灌可以利用填埋场反应器净化其中的污染物,减少填埋场外排污染物量。到第390天场外部分渗滤液微好氧反应器预处理回流到填埋场系统的渗滤液COD和TN的外排量分别为7.4和0.9 g,分别为渗滤液不回灌和渗滤液直接回灌填埋场渗滤液外排COD量的0.7%和2.6%,TN量的1.9%和7.5%。(5)高通量测序分析表明填埋场内的物种丰富度和多样性指数与浓缩液和渗滤液回灌及稳定化阶段密切相关。Proteobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes和Actinobacteria是填埋垃圾中主要的微生物。在新鲜垃圾中反硝化细菌主要由Proteobacteria门Comamonas、 Stenotrophomonas和Pseudomonas组成,占细菌的29.2%。随着填埋时间的增长,填埋场中反硝化菌的组成和丰度出现了动态变化,传统的厌氧填埋场中反硝化细菌主要为Comamonas;而场外联合微好氧反应器填埋场在填埋后前30天优势反硝化菌为Comamonas,随着填埋时间增长,Rhodanbacter成为后期的优势反硝化菌。
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