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中转站渗滤液季节性变化特征及生物气循环回曝预处理

作　者: 陆雪琴
导　师: 钱光人；刘建勇
学　校: 上海大学
专　业: 化学工程
关键词: 垃圾中转站 渗滤液 EGSB反应器 生物气
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


以上海浦东新区生活垃圾分流转运中心为考察对象，系统监测和分析该垃圾中转站渗滤液特性（pH、COD、TOC、氮分布、电导率、氧化还原电位等）的季节性变化规律，为不同季节（冬季和夏季）渗滤液的EGSB生物处置提供基础数据和工程指导。同时，针对EGSB处理新鲜高钙渗滤液过程的易结垢堵塞等技术难题，探究以反应器生物气为CO2源来改善高钙对EGSB反应器运行性能不利影响的可行性，系统构建生物气（Biogas）循环回曝高钙渗滤液碳化预处理技术新体系，以达到EGSB反应器低垢、高效和稳定运行协同生物气提纯的双赢目的；采用三维荧光光谱（3D-EEM）、X-ray衍生（XRD）、傅立叶红外光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）等现代分析手段探索和揭示生物气循环回曝的防垢机理。主要取得了如下成果：（1）冬季和夏季渗滤液均呈酸性（冬季pH3.654.99；夏季pH2.694.47）；总体而言，夏季pH较冬季偏低；电导率分别在441013820和7803760μs/cm范围内波动；COD（冬季和夏季32640140000和1500080000mg/L）和TOC（1450080000和900011000mg/L）浓度高达数万，环境和健康危害不容小觑。（2）冬季渗滤液的TN和NO2（分别为6975332和0144mg/L）浓度明显较夏季（分别为3961699和047mg/L）偏高，而NH3-N和NO3趋势相反，夏季（分别为363.03和6171255mg/L）高于冬季（分别为320.48和267880mg/L）。TN、NH3-N、NO2和NO3均表现出较为明显的季节性差异，可能与不同季节生活垃圾组分、微生物活性等不同存在紧密联系。（3）渗滤液Ca和Mg含量较高，Ca和Mg会导致大量含Ca、Mg碳酸盐结垢物生成，造成渗滤液处理操作过程难度增大；TSS（冬季和夏季20005500和3000mg/L）和VSS（15004500和2000mg/L）含量普遍较高，高含量TSS和VSS易导致渗滤液收集、运输管道和处理系统堵塞和结垢，进而整体处理效率。（4）渗滤液中溶解性有机物的3D-EEM图谱主要由2个荧光特征峰组成（PeaksA和B），PeakA为色氨酸类蛋白物质，与渗滤液中的芳环氨基酸有关；Peak B为腐殖酸类物质。冬季荧光峰Peak A和B峰强度随时间呈明显的上升趋势，夏季变化较为缓和。（5）生物气循环回曝碳化预处理的采用明显提高EGSB反应器整体运行性能。COD去除率维持在8085%，增加6.25%；反应器A（无碳化单元）TN去除率为3048%，第13d去除率仅3%，而反应器B（有碳化单元）TN去除效率在第7d达5060%，较反应器A高41.03%；反应器A和B出水NH4+–N均较进水高，但反应器B的NH4+–N为900mg/L，明显低于反应器A（10001600mg/L）。（6）3D-EEM荧光光谱分析揭示渗滤液样品3种特征荧光峰（PeakAC）：色氨酸类蛋白荧光物（PeakA，Ex/Em275–280/355–365nm）、芳香族类蛋白荧光物（Peak B，Ex/Em230–235/350–370nm）和腐殖质类物质（Peak C，Ex/Em315–335/405–425nm）；反应器出水的色氨酸和芳香族类蛋白荧光物的荧光峰强度均较进水明显降低，而腐殖质类物质保持相对稳定，揭示类蛋白荧光物而非腐殖质类物质更易被产甲烷菌利用。（7）反应器A甲烷产量为0.31L CH4/g CODremoved，约88.6%的CODremoved被转化为甲烷，11.4%的CODremoved用于生物体（Biomass）合成；反应器B甲烷产量为0.33L CH4/g CODremoved，CODremoved的甲烷转化率达94.3%，仅5.7%的CODremoved为生物体所摄取。（8）反应器A出水Ca2+为8001400mg/L，截留约4000mg Ca2+/L·d；碳化（反应器B）预处理后，Ca2+大幅削减，仅280650mg/L，削减率达91.40%；预处理渗滤液进入反应器B后，Ca2+进一步去除，去除率最终维持在88.2494.48%，较反应器A高近12.09%。（9）XRD、FTIR和SEM分析揭示，沉淀垢物的晶体矿物主要为CaCO3、Mg0.064Ca0.936CO3和Mg0.03Ca0.97CO3；生物气循环回曝碳化预处理捕获和络合渗滤液中Ca2+，减小其向菌胶团内部的渗透和侵入，降低对Methanosaeta-like菌种及颗粒污泥的毒害作用，为EGSB的稳定运行提供保障。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-11
目录  11-14
图形清单  14-15
表格清单  15-16
第一章 绪论  16-30
  1.1 课题来源  16
  1.2 课题研究的目的和意义  16
  1.3 国内外研究概况  16-26
    1.3.1 我国渗滤液产量现状  16-18
    1.3.2 渗滤液的组成和危害  18-20
    1.3.3 国内渗滤液处理技术研究概况  20-25
    1.3.4 重点关注的问题  25-26
  1.4 主要研究内容  26-27
  1.5 技术路线  27-29
  1.6 本论文创新点  29-30
第二章 实验设计与分析方法  30-35
  2.1 实验材料与实验仪器  30-31
    2.1.1 渗滤液与接种污泥来源  30
    2.1.2 主要化学试剂  30-31
    2.1.3 主要仪器设备  31
  2.2 实验方法与步骤  31-32
    2.2.1 浦东新区垃圾中转站出水水质特性研究  31-32
    2.2.2 EGSB 反应器处理高强渗滤液-----生物气循环碳化预处理  32
  2.3 测试项目及方法  32-35
第三章 生活垃圾中转站出水水质的季节性影响  35-51
  3.1 中转站概述  35-36
  3.2 中转站出水水质的季节性变化特性  36-49
    3.2.1 渗滤液 pH 随时间的变化  36-37
    3.2.2 渗滤液电导率（EC）和氧化还原电位（ORP）随时间的变化  37-39
    3.2.3 渗滤液 COD 和 TOC 浓度随时间的变化  39-40
    3.2.4 渗滤液中不同形态氮随时间的变化  40-42
    3.2.5 渗滤液中 Ca 和 Mg 离子的变化趋势  42-43
    3.2.6 渗滤液 TSS 和 VSS 随时间的变化  43-44
    3.2.7 渗滤液中阴离子浓度随时间的变化  44-45
    3.2.8 渗滤液中溶解性有机物的三维（3D-EEM）荧光光谱分析  45-47
    3.2.9 渗滤液中溶解性有机物的荧光组分特征分析  47-49
  3.3 结论  49-51
第四章 EGSB 反应器处理高强渗滤液  51-77
  4.1 材料与方法  52-55
    4.1.1 材料来源  52-54
    4.1.2 EGSB 反应器构造及运行参数  54-55
  4.2 结果与讨论  55-75
    4.2.1 EGSB 反应器的性能评估  55-58
    4.2.2 3D-EEM 荧光光谱分析  58-66
    4.2.3 生物气（Biogas）产出  66-67
    4.2.4 EGSB 反应器性能的强化机理  67-75
  4.3 本章小结  75-77
第五章 结论与展望  77-80
  5.1 结论  77-79
  5.2 展望  79-80
参考文献  80-92
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文  92-93
作者在攻读硕士学位期间所作的项目  93-94
致谢  94

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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