一种同时处理垃圾渗滤液与酸性矿山废水的工艺研究

摘要

我国生活垃圾的产量随着城市化的进程而日益增加，目前中小城市生活垃圾的处置仍以卫生填埋为主，而垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液是一种成分复杂的含有大量难降解高分子化合物的高浓度有机废水，其典型特征为COD浓度高、金属和氨氮含量较高、水质水量变化大、微生物营养元素比例失调等。另一方面，我国不少矿山分布在中小城市，采矿和选矿过程产生的矿山酸性废水是一种含有高浓度硫酸盐与金属离子的工业废水。目前，上述两种高浓度废水的处理均是行业难题，亟需寻求技术突破与创新。根据我国目前中小资源型矿山城市的特点，基于马鞍山市向山尾矿库上垃圾填埋场与凹山酸水库的现状，本文提出将酸性矿山废水与垃圾渗滤液混合处理，实现COD、硫酸盐、氨氮与金属离子的同时有效去除。本文分别探索了利用厌氧-缺氧/好氧组合工艺(A2/O)与上流式厌氧污泥床反应器(UASB)工艺的处理过程，主要得到以下结论:
　　(1)将垃圾渗滤液与酸性矿山废水以m(COD)/m(SO42-)为3的比例配制调节废水，进入A2/O系统进行处理。A2/O连续运行450天，基本能够实现COD、硫酸根、氨氮、金属离子等污染物的稳定高效去除。COD去除率达到98％以上，硫酸根去除率约为91％，氨氮去除率高达99.6％。进水负荷的改变对反应系统运行初期有一定的影响，稳定后COD、硫酸根与氨氮的去除率分别在98％、90％与99％以上。
　　(2)稳定的A2/O系统中，厌氧反应器内的主要功能细菌由18.2％的水解菌属，4O.91％的产酸菌属与26.33％硫酸盐还原菌(SRB)组成。古菌中以乙酸营养型产甲烷菌为主。Thauera和Thiobacillus等菌属是缺氧/好氧系统中脱氮的主要功能菌。在整个系统中，不同微生物互利共生，通过协同作用去除污染物，并形成一个相对稳态的微生物群落结构。
　　(3)利用稳定成熟的厌氧颗粒污泥直接接种UASB反应器能够减少反应器的启动时间。启动阶段混合废水中m(COD)/m(SO42-)比值为3，稳定后COD与硫酸根去除率分别能达到72％与69％。COD与硫酸盐负荷分别提高至1680g·m-3·d-1和560g·m-3·d-1，COD与硫酸根去除率分别达到75％与72％。进一步提高进水硫酸盐负荷至840g·m-3·d-1，UASB对COD与硫酸根的去除率分别能达到81％与76.5％。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 垃圾渗滤液

1．2．2 含硫酸盐废水的处理

1．2．3 生物脱氮工艺介绍

1．2．4 生物反应器的介绍

1．3 课题研究的目的、意义及内容

1．3．1 课题研究的目的及意义

1．3．2 课题研究的内容

第二章 A2／O组合工艺处理垃圾渗滤液与酸性矿山废水混合液过程研究

2．1 引言

2．2 实验材料与方法

2．2．1 实验材料

2．2．2 分析项目与检测方法

2．2．3 工艺流程图

2．2．4 反应器运行

2．2．5 计算方法

2．3 结果与分析

2．3．1 AMD与垃圾渗滤液混合处理效果

2．3．2 不同HRT条件下A2／O系统处理效果

2．3．3 金属离子的去除

2．3．4 反应系统内硫酸盐转化平衡分析

2．4 本章小结

第三章 厌氧-缺氧／好氧(A2／O)系统中微生物群落分析

3．1 引言

3．2 实验材料与方法

3．2．1 实验材料

3．2．2 微生物分析流程

3．2．3 样品DNA的提取

3．2．4 高通量测试方法

3．3 结果与分析

3．3．1 厌氧反应器中微生物群落分析

3．3．2 A／O系统中微生物群落分析

3．4 本章小结

第四章 UASB反应器的启动与运行

4．1 引言

4．2 实验材料与方法

4．2．1 实验材料

4．2．2 分析项目与检测方法

4．2．3 实验装置与运行条件

4．2．4 计算方法

4．3 结果与分析

4．3．1 UASB反应器的启动阶段

4．3．2 不同负荷条件下UASB反应器运行结果

4．3．3 硫酸盐浓度对UASB反应器运行的影响分析

4．3．4 UASB反应器中S的转化

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况