【摘 要】
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城市生活垃圾在无害化处置过程中随之产生的垃圾渗滤液一直是处理难点,由于渗滤液中含有大量的有机物、氨氮、无机盐和重金属离子,使其达标排放无疑会成为渗滤液处理行业关注的焦点。准好氧矿化垃圾床(SAARB)是基于“以废治废”的理念,以矿化垃圾为介质填料处理污染物而提出的一项经济有效的渗滤液处理技术。并在国内部分填埋场得到了实际工程运用。目前,国内大部分填埋场已经封场或趋近于封场,表明填埋场产生的渗滤液为
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城市生活垃圾在无害化处置过程中随之产生的垃圾渗滤液一直是处理难点,由于渗滤液中含有大量的有机物、氨氮、无机盐和重金属离子,使其达标排放无疑会成为渗滤液处理行业关注的焦点。准好氧矿化垃圾床(SAARB)是基于“以废治废”的理念,以矿化垃圾为介质填料处理污染物而提出的一项经济有效的渗滤液处理技术。并在国内部分填埋场得到了实际工程运用。目前,国内大部分填埋场已经封场或趋近于封场,表明填埋场产生的渗滤液为老龄渗滤液,相比于年轻渗滤液,老龄渗滤液具有高盐分、高氨氮以及碳氮比失衡等特点。若采用SAARB处理此类渗滤液不可避免地会使SAARB处理效率降低或处于失稳状态。因此,如何恢复因长时间处理或回灌高盐分、低C/N比渗滤液而失稳的SAARB值得重点关注。而淋洗修复因其适用范围广、处理成本低等特点已是土壤修复领域的研究热点,但利用淋洗技术修复失稳的SAARB仍鲜有研究。本研究首先利用不同比例的老龄和年轻渗滤液驯化SAARB使其恢复处理能力;其次,利用SAARB处理渗滤液引入不同运行条件(长时间、高盐分、低C/N比)使其失稳;最后,利用臭氧处理后的老龄渗滤液(以下简称臭氧尾水)、生活污水和年轻渗滤液进行淋洗修复。本文揭示了驯化、失稳和淋洗修复阶段的水质变化特性和微生物作用机理,可为SAARB处理垃圾渗滤液提供一种思路。在驯化阶段,随着老龄渗滤液比例的提高,SAARB对CN和UV254的去除率出现明显上升的趋势,COD的去除率始终在80%左右,无明显变化。三维荧光显示,低分子量的有机物和大分子量的芳香类物质在体系可得到较好的去除。另外,氨氮的去除率保持在90%以上,NO2--N、NO3--N和TN的浓度不断升高,N2O排放通量随时间不断上升。SAARB经过驯化后,微生物群落的丰富度和多样性有所增加,但均匀度有所降低。驯化过程能够显著性富集具有有机物降解功能和氨氧化功能的菌种,如Actinomadura、Nitrosospira、Nitrosomonas和Nitrosopumilus等菌属。在长时间运行的过程中,老龄(1#)和年轻渗滤液(4#)出水CN、UV254和COD随时间不断增加,CO2排放通量减少。1#和4#的下降程度均表现为COD>UV254>CN,并且1#出水中CN、UV254和COD的去除率均高于4#。三维荧光显示,1#和4#柱子对类腐殖酸和类腐殖酸/类富里酸物质的去除效果下降。1#和4#中的氮类污染物的含量随时间不断增加。淋洗过程中,1#和4#淋洗液均能淋洗出沉积于SAARB内的有机物、氮类污染物和盐分离子,提高了1#和4#柱子对类腐殖酸和类腐殖酸/类富里酸物质的去除效率。1#和4#SAARB中微生物群落多样性变化虽然在失稳-淋洗-恢复阶段的特征有明显不同,但是整体来看淋洗阶段均能够有效增加SAARB内微生物群落的丰富度、多样性和均匀度,恢复了SAARB的运行能力。高盐分的运行条件下,准好氧矿化垃圾床对有机物中CN、UV254和COD的去除效率随盐分增加而逐渐下降,CO2的排放通量逐渐减少,氮类污染物含量随盐分的增加不断上升。三维荧光显示,盐分的增加抑制了SAARB对类富里酸和类腐殖酸的去除,并且氯离子和硫酸根离子浓度不断上升。而淋洗过程中,生活污水淋洗液可将沉积于SAARB内的有机物、氮类污染物和盐分离子(氯离子、硫酸根离子)淋洗而出,三维荧光显示,SAARB对类富里酸和类腐殖酸的去除效率随淋洗时间不断提升。盐分胁迫会降低SAARB中微生物群落的丰富度、多样性和均匀度,微生物群落的稳定性有所降低;淋洗过程能够提升SAARB内微生物群落的丰富度、多样性和均匀度,微生物群落的稳定性提高。淋洗阶段能够富集功能微生物,SAARB运行能力得到提升。低C/N比的运行条件下,SAARB对有机物中CN、UV254和COD的去除效率随C/N比降低而逐渐下降,CO2的排放通量逐渐减少,氯离子和硫酸根离子浓度不断上升,氮类污染物随盐分的增加不断上升。三维荧光显示,C/N比的下降抑制了SAARB对类富里酸和类腐殖酸的去除。而淋洗过程中,生活污水可将沉积于矿化垃圾床内的有机物、氮类污染物和盐分离子(氯离子、硫酸根离子)淋洗而出,SAARB对类富里酸和类腐殖酸的去除效率随淋洗时间不断提升。微生物群落的丰富度、多样性和均匀度均随C/N比下降而有所降低。淋洗阶段能够改善矿化垃圾床中的微生物群落组成,丰富了多种可降解有机物和参与氮代谢的关键物种,SAARB运行能力得到恢复。
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