改性TiO2渗滤液异位光催化生物反应器填埋技术研究

摘要

脱氮型生物反应器填埋在处理垃圾渗滤液过程中具有其优势和缺点。课题组前期使用厌氧生物反应器填埋场结合微曝气矿化垃圾反应器，构建的异位同步硝化反硝化原位反硝化新型脱氮型生物反应器填埋场（SNDD），解决了由于异位硝化阶段产生高浓度硝酸盐抑制原位反硝化阶段产甲烷进程的问题，并进一步优化了脱氮效果。但运行后期由于渗滤液中不可生物降解有机物占优势，导致处理效果变差。本研究提出使用N-V改性TiO2光催化氧化反应器对SNDD工艺进行后续处理，主要研究内容如下：
　　（1）继续对 ND（异位硝化原位反硝化生物反应器填埋场）、SNDD（异位同步硝化反硝化原位反硝化生物反应器填埋场）、re-SNDD（部分出水渗滤液内循环异位同步硝化反硝化原位反硝化生物反应器填埋场）工艺反应器进行监测，并将前期课题组预测模型与实际运行情况进行对比。根据前期模型预测，三组工艺 COD分别在46周、38周、42周可达到排放标准，出水浓度分别为94.14、48.48和40.72 mg/L；TN分别在58周、39周、41周可达到排放标准，出水浓度分别为30.75、25.29和29.92 mg/L。根据试验实测，ND工艺在第46周时COD浓度为596.16 mg/L，第58周时TN浓度为156.08 mg/L；SNDD工艺在第38周时COD浓度为468.40 mg/L，第39周时TN浓度为138.32 mg/L；re-SNDD工艺在第42周时COD浓度为440.72 mg/L，第41周时TN浓度为142.21 mg/L。整个后期运行过程中，三组工艺的出水COD浓度误差率分别为0.98、0.97和0.96，出水TN误差率分别为0.56、0.74和0.61。
　　（2）使用二次水热法进行TiO2改性处理，一次水热阶段根据偏钒酸铵含量不同，将三组材料分别命名为 FV2、FV5、FV10三组改性材料，二次水热阶段根据三乙醇胺含量不同分为 SNV2、SNV5、SNV10。经过降解甲基红实验表明，SNV10对有机物的降解效果最好。经过对降解渗滤液过程中光照条件的控制发现，外加光源条件下处理效果最佳。
　　（3）表征结果表明，二次水热N注入过程不影响晶格中V浓度，一次改性光吸收红移来自禁带中V2p能级（V4+为主），二次改性形成的替代N1s、间隙N-O、表面伴生NOx以及V4+增加使得V-N-TiO2可见光吸收性能显著提高。
　　（4）使用SNV10作为催化剂的光催化氧化反应器对SNDD工艺后续处理效果好，最终污染物出水浓度均能达到生活垃圾填埋场渗滤液排放标准。运行结束时，出水NH4+-N浓度为8.5 mg/L，NO3--N浓度为2.3 mg/L，COD浓度为68.2 mg/L，TN浓度为11.4 mg/L。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2矿化垃圾反应器的研究现状

1.3光催化高级氧化反应机理

1.4 TiO2光催化剂改性技术

1.5研究目的、内容及技术关键

第2章 新型脱氮型生物反应器填埋场污染物浓度预测模型及拟合

2.1试验材料与方法

2.2研究方法

2.3结果与讨论

2.4小结

第3章 新型脱氮型生物反应器填埋场的微生物学研究

3.1试验材料

3.2测试项目与方法

3.3数据处理与分析

3.4结果与讨论

3.5 微生物计数

3.5小结

第4章 两阶段水热合成V-N改性TiO2及其可见光催化研究

4.1试验材料和研究方法

4.2 两阶段水热改性TiO2降解甲基红溶液试验

4.3 两阶段水热改性对XRD影响

4.4改性催化剂的SEM分析

4.5 XPS分析

4.6两阶段改性V-N-TiO2可见光催化机理解析

4.7 小结

第5章 改性TiO2渗滤液异位光催化生物反应器填埋技术研究

5.1试验材料与方法

5.2 实验方案

5.3结果与分析

5.4 小结

第6章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

附录

附录1 古菌部分序列

附录2 细菌部分序列

附录3 MPN数值表（数量指标计算细菌数量统计表）

个人简历

致谢