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准好氧填埋渗滤液中含氮污染物空间变化规律 ＊ 王晓龙 1,2 呼世斌 1 黄启飞 2 庞香蕊 3 丁世存 4 金 典 4 1. 西北农林科技大学, 陕西 西安 712100;2.中国环境科学研究院, 北京 100012; 3.哈尔滨工业大学, 黑龙江 哈尔滨 150001; 4.北京科技大学, 北京 100020 摘要 就不同层次准好氧填埋渗滤液的氨氮和总氮浓度的动态变化规律进行研究, 结果表明 在 3 个层次的渗滤液 中, 氨氮和总氮浓度均呈现稳定下降的规律。 在试验 58 周时, 上、中和下层渗滤液中氨氮的浓度分别降至 45. 6、329 和 820 mg L, 下降率分别为86. 5、81. 7和72. 8; 在3 个层次的渗滤液中, 上、中和下层总氮浓度, 分别由开始的2 207、 3 511和5 751 mg L降至 313、240 和1 228 mg L, 呈稳定下降的规律, 可以看出, 准好氧填埋结构对氨氮和总氮去除有较 好的效果。 关键词 准好氧填埋场 垃圾渗滤液 含氮污染物 ＊国家自然科学基金项目 50508042 。 0 引言 目前,填埋仍然是大多数国家生活垃圾的主要处置 方式 [ 1] 。准好氧填埋是由日本学者提出,在日本的研究 和应用较为广泛 [ 2] 。1980年,日本学者在准好氧填埋的 基础上又提出了循环式准好氧填埋的概念,并进行了循 环式准好氧填埋的试验研究 [ 3] 。Hamidi 、 Matsuto 等学者 研究表明,准好氧填埋结构在填埋场稳定化和渗滤液中 氨氮去 除上 具 有优 势 [ 4 -5] 。Roberto Raga 提 出 PAF Pretreated Aerobic ing 的填埋形式 [ 6] 。 我国对准好氧填埋技术也开展了积极的探索。 大量研究表明 [ 7-10] , 准好氧填埋工艺不仅可以加速有 机物的降解和填埋场的稳定, 而且可以从源头降低渗 滤液污染物强度 ,为渗滤液后续处理降低难度 。本研 究通过建立准好氧模拟填埋试验装置, 分析准好氧填 埋渗滤液中氨氮及总氮的空间分布及变化特性,为优 化设计准好氧填埋工艺提供理论依据。 1 材料与方法 1. 1 填埋试验装置 模拟装置规格为 1 m 1. 5 m 1. 8 m 同时配有 温度在线监控仪 ,底部铺设HDPE 膜, 然后在膜上放 置一根直径为 10 cm 渗滤液收集管 孔距为 5 cm ,收 集管周围用砾石覆盖 大约 2 cm , 在堆体的物理中 心安装一根直径为 5 cm 的竖直导气管 孔距为 5 cm ,导气管周围用石笼保护 ,以利于导气 ,垃圾填满 后用 HDPE 覆盖 。 1. 2 试验材料 试验所用垃圾来自于北京市阿苏卫填埋场, 垃圾 图 1 填埋装置示意图 组成 见表 1。垃 圾的含水率 52. 7, 有机质含量 48 . 3,灰分含量51. 7,垃圾压实度均为 0 . 73t m 3 。 表 1 试验垃圾组成 垃圾组成 餐余及灰土纸类草木布类塑料金属砖瓦 所占比例77. 610. 80. 830. 514. 540. 176. 45 1. 3 试验方法 待填埋箱各层开始产生渗滤液时,用真空蠕动泵 从各层预先布好的采样器中抽取渗滤液 ,每个样点采 样量为30～ 40 mL 每次取样都基本取完 。每 2 周对 渗滤液采样 1 次 ,然后测定渗滤液中氨氮及总氮的浓 度。根据北京市年降雨量 , 模拟降雨量分次控制 ,2 周为 0. 02 m 3 。 2 结果与分析 2. 1 各层次渗滤液中氨氮浓度变化规律 由图 2 可以看出 , 准好氧填埋结构上、中和下层 渗滤液中氨氮浓度呈不断稳定下降的趋势,并且 3 层 氨氮浓度层次差异较明显。上层渗滤液中氨氮在整 个变化过程中基本维持在 500 mg L 以下, 58 周时下 89 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 降到 45. 6 mg L, 接近生活垃圾填埋污染控制标准 二级标准 25 mg L [ 11] 。中层渗滤液中氨氮浓度 18 周前基本稳定在1 000 ～ 2 000 mg L ; 18 周后快速下 降,58周时下降到 329 mg L 。下层渗滤液中氨氮 18 周前基本稳定在2 000 ～ 4 000 mg L , 18 周后快速下 降,到 58 周时下降到 820 mg L 。由此可见 ,在准好氧 填埋结构环境中 ,上 、中层区域中的渗滤液氨氮的转 化幅度较大 ,下层氨氮也有一定程度的转化 ,但相对 于中、上层区域则稍弱 , 表明准好氧填埋工艺的特殊 结构有利于渗滤液中氨氮的转化。 图 2 各层次渗滤液中氨氮浓度变化 准好氧填埋结构上层基本处于好氧状态 氧气含 量12. 9 , 有利于亚硝化细菌和硝化细菌的繁殖, 硝化作用较强, 氨氮浓度下降较快 。中 、下层氧气含 量逐渐减少,平均分别为 4. 6、 4. 3,只有在靠近导 气管附近氧气含量相对较高 , 氨氮硝化作用逐渐减 弱,氨氮浓度的下降也就比较缓慢了。 2. 2 各层次渗滤液中总氮浓度变化规律 由图 3 可以看出, 在第 4 周的时候 ,3 层的总氮 浓度都有一个升高的过程, 分析原因, 可能是由于填 埋初始阶段 ,垃圾中的有机物降解由慢到快 ,而含氮 物质转化降解的速度较慢, 造成总氮浓度的升高; 随 着反应的进行, 有机物的含量减少, 其降解的速度低 于含氮物质转化降解的速度后 ,总氮的浓度呈现下降 的趋势。 上层渗滤液总氮浓度 13 周前呈稳定快速下降趋 势,13 周后下降趋势趋于缓慢 。中 、 下层渗滤液中总 氮浓度在 32周前总体呈现一个下降的趋势, 且总氮 浓度波动性较大, 32 周以后下降幅度较缓慢。试验 进行到58 周时 ,准好氧填埋结构上、 中和下层渗滤液 中总氮浓度分别下降到 313、240 和1 228 mg L , 其下 降率分别达到了 85. 8、 93. 2和 78. 7, 可见准好 氧填埋结构 3 层渗滤液中总氮浓度差异较明显, 上、 中层中总氮的去除效果相对较好。 由于降水过程, 上层区域中的渗滤液的氮类物质 图 3 各层次渗滤液中总氮浓度变化规律 经过淋滤 , 逐渐流向中 、下层区域, 而硝酸盐在经过 中、 下层厌氧区域时 , 被异氧型微生物在缺氧条件下 还原为气态氮 N2或 N2O , 因此上层渗滤液总氮浓 度下降较快且浓度较低。而中 、 下层只有在靠近导气 管附近区域才能发生硝化作用 ,其他区域硝化作用较 弱,因此渗滤液中氨氮浓度较高, 从而使得渗滤液中 总氮浓度较高。另外 ,由于渗滤液淋滤作用的影响, 中、 上层渗滤液中总的氮类物质向下流动 ,也是其总 氮浓度比下层低的可能原因。 3 结论 1 准好氧填埋结构 3层氨氮浓度均呈不断稳定 下降的趋势 。58 周时 ,上 、 中和下层渗滤液中氨氮浓 度下降率分别为 86. 5、 81. 7 和 72. 8。准好氧填 埋上层渗滤液中氨氮与总氮浓度相关性不显著 , 而 中、 下层氨氮与总氮相关性极显著。 2 准好氧填埋结构上 、 中和下层总氮浓度呈稳 定下 降 的 趋 势, 分 别 由 开 始 的 2 207、3 511 和 5 751 mg L降至 313、 240 和1 228 mg L 。 参考文献 [ 1] 国家环保总局污染控制司.城市固体废弃物管理与处理处置 技术. 北京 中国石化出版社,2000 [ 2] 花岛正孝ら. 一般废弃物最终处分场. 川崎 财团法人日本环 境卫センダ, 1994 [ 3] Soutaro H.The current state and future of landfill management in Japan. 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CISA , Cagliari, 1991, 876 -888 下转第 49 页 90 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 图 4 可见 ,当恒温温度在 70℃以下时 ,透光率明 显的较低 。目测可以看出再生油具有明显的浅红色, 同时略微呈现糊状, 主要原因是由于白土细小粉状颗 粒溶于油中所致。当温度高于 90℃时再生效果下 降,其中主要的原因是温度高导致的氧化 ,当然可能 也与某些色素的脱稳有关。 试验发现如果在低于 50℃下沉淀,再生效果相当差而且由于温度低, 油的 黏度低,白土和油及油中的胶质、 杂质等混溶在一起, 过滤困难且颜色差。当恒温温度为 80℃左右时再生 效果明显比较好 ,过滤后的油品透明且澄清 ,颜色也 接近新油的颜色甚至较新油颜色要浅。为此 ,当恒温 温度为80℃左右时有比较好的再生效果 。 通过絮凝-白土复合工艺处理后废油品质有了 相当大的改观, 其颜色接近或达到新油颜色 ,一些主 要的理化参数接近或达到新油标准。对于要求不是 很高的比如汽车摩托车磨合生产线上用油,经过复合 再生后完全可以重复利用 ,或者配以新油循环注入使 用,对于要求比较高的机械用油可以作为基础油加以 调和根据使用场合的不同调配不同品质的机械油使 用。其基本理化参数如表 2 所示 。 表 2 絮凝-白土处理后理化参数 理化参数 废磨 合油 絮凝 处理后 白土 精制后 SC40 新油 酸值 mgg - 1 0. 39390. 08720. 07090. 0788 黏度 mm2s- 274. 8102. 5109. 2168. 5 残炭 0. 16170. 12880. 07050. 4489 微水 10- 656403639 机械杂质 0. 1132无无无 闪点 ℃136199211248 由表 2 数据可以看出, 经絮凝白土精制过滤后润 滑油的理化指标得到提高 ,劣化因子及杂质明显的降 低,如水分 、 残炭 、 酸值甚至比新油指标都要好, 再生 效果基本上达到该级别新油标准。 3 结论 试验表明,该复合再生工艺最佳再生条件为 絮 凝剂 1. 2 的添加量 、反应温度 75℃左右 、搅拌反应 时间 5 min、 恒温沉降温度 80℃、沉淀 2 h、 白土添加量 8～ 11、 白土接触反应温度 130℃左右 、搅拌时间 20 min、恒温沉降温度 80℃左右。经絮凝 - 白土精制 处理后油品理化指标得到较大改善 ,油品基本上达到 或接近该级别新油标准。相比传统的硫酸 -白土工 艺可以从根本上解决其腐蚀设备 、产生大量的酸渣、 酸水 、 二氧化硫等二次污染问题。同时和国外加氢精 制工艺要求苛刻的操作及反应条件相比, 具有成本 低、 操作简单等优点 。 参考文献 [ 1] 董志学, 贾丽, 王军, 等. 废油再生技术的研究进展. 工业催化, 2003, 12 12 33 -35 [ 2] 王毓敏, 王恒. 润滑材料与润滑技术. 北京 化学工业出版社, 2005 [ 3] 张贤明. 油处理方法和高效真空滤油机. 中国电力, 1994, 5 3 64 -66 [ 4] 张贤明, 焦昭杰, 李川, 等. 废润滑油絮凝脱色试验研究. 环境污 染与防治, 2007 11 [ 5] 奚旦立, 孙裕生,刘秀英. 环境监测. 北京 高等教育出版社,2003 作者通信处 张贤明 400067 重庆工商大学废油资源化与技术装 备教育部工程研究中心 E -mail zxm215126. com 2007- 10-13 收稿 上接第 90页 [ 6] Cossu R,Raga R,Rossetti D .The PAF modelan integrated approach for landfill sustainability . 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JJ17-88 城市生活垃圾卫生填埋标 准 作者通信处 呼世斌 712100 陕西省西安西北农林科技大学 E -mail lxw328 gmail. com 2007- 10-31 收稿 49 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 Abstract This study was initiated to treat high salinity sewage resulting from processing marine products by A O process.Experiment was conducted at 800～ 1 000 mg L of COD, 80～ 100 mg L of NH 4-N and seawater percentage of 50 17 500 mg L salinityto investigate the activated sludge domestication and the biological law of microorganism succession.Results showed that autotrophic bacteria of nitration was influenced more badly than heterotrophic bacteria under high salinity circumstance.Microorganisms, such as Protozoa and Cladocera , showed status of activated sludge and the water quality, at the same time they replaced each other from low-grade to high -level.The symbolic microorganisms of initial stage, ing stage, increasing stage and mature stage were bacteria, cladocera, vorticella and rotifer. Keywords high salinity sewage, A O process, sludge domestication and microorganisms VARIATION CHARACTERISTICS OF NH 4-N AND TN IN LEACHATE FROM QUASI-AEROBIC LANDFILLWang Xiaolong Hu Shibin Huang Qifei et al 89 Abstract The variation law of NH 4-N and TN indifferent layers leachateswas studied. The results showed that, the NH 4-N concentrations in leachates of three landfilling layers of quasi-aerobic installation declined rapidly and reduced to 45. 6, 329 and 820 mg L, and the decreasing rateswere 86. 5, 81. 7 and 72. 8 respectively. TN concentrations in leachate of three layers were decreased to 313, 240 and 1 228 mg L respectively from 2 207, 3 511 and 5 751 mg L. According to the test results, the quasi -aerobic landfill had better removal rate of NH 4-N and TN. Keywords quasi-aerobic landfill, leachate and N -bearing pollutant INFLUENCE OF MEDIA PROPORTIONING UPON REMEDIAL EFFICIENCY OF PRB Li Li Wang Yeyao Meng Fansheng 91 Abstract The influence of proportioning by weight on efficiency of PRB, which was designed with Fe0and active carbon ACwas tested and studied. Cr Ⅵ was deoxidized by Fe0and adsorbed by AC. Different proportion of Fe0to AC strongly affected the removal rate of CrⅥ. The best results were made when the mass fraction of Fe0andAC were 40, 30. Cr Ⅵ could be reduced to 0. 05mg L when Voutput96. 5 L, which met the requirement of water quality standard for drinking water.pH was rising during the treatment. Keywords groundwater, PRB, chromium, zero -valent iron and active carbon WHEAT STRAW AS CARBON SOURCES OF AEROBIC DENITRIFICATION Liu Jiangxia Luo Zejiao Jin Menggui et al 94 Abstract The aerobic denitrification of groundwater was studied in laboratory columns packed with wheat straw as the sole substrate for microbial population. The resultsshowed that the reactor withwheat straw as carbon source started up fast, andtemperature andhydraulic retention time HRT markedly affected the denitrificationprocess. The N removal at28 ℃was approximately 3 times higher than that at 33 ℃. When the initial concentration was 50 mg L, 94 . 64 of nitrate nitrite was not detectedcould be removed after 56. 85 h at 271 ℃.The nitrogen removal rate was less 50when HRT was 12 h.pH and NO - 3-N concentration of influent had also effect on denitrification, and the nitrogen removal rate arrived 90when pH was 6. 7. The relation is linearity between nitrate removal rate and nitrate concentration of influent. Keywords wheat straw, carbon sources aerobic denitrification, biological treatment, groundwater and nitrate LIFE CYCLE ASSESSMENT ON ALKALINE PROCESS OF PRODUCING SECONDARY Zn POWDER FROM HAZARDOUS WASTE BEARING Zn Zhang Chenglong Guo Cuixiang ZhaoYoucai et al 97 Abstract The life cycle assessment was used to investigate the environmental impacts of alkaline process of producing secondary Zn powder. The results indicate that environmental impacts of the new technology is less than the conventional pyrometallurgical process. The energy consumption, greenhouse effect, acidification of the new process are 93. 26, 8. 88 and 0 . 85 of those by the conventional pyrometallurgical process. The residuesof alkaline process can be disposed as non -hazardous waste. It is a cleaner technology for extracting zinc from the hazardous waste bearing Zn. Keywords Zn powder, alkaline process, LCA and environmental impact Manager China Iron and Steel Association SponsorCentral Research Institute of Building and Construction of MCC Group PublisherIndustrial Construction Magazine Agency EditorThe Editorial Department of Environmental Engineering 33,Xitucheng Road,Haidian District, Beijing 100088,China Telephone 01082227638 82227678 Chief EditorBai Yun Vice Chief EditorShen Guiqiu Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O . Box 399, Beijing China China Standard Serial Numbering ISSN1000-8942 CN11-2097 X E -mailhjgcpublic . yj. cn. net hjgctg 163. com http www. hjgc . com. cn http www. hjgc . net . cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 2,Apr. ,2008