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9.4反硝化细菌8
10.渗滤液的发展趋势8
参考文献10
渗滤液的处理研究
摘要:
对垃圾填埋场渗滤液的主要成分,发展阶段,渗滤液的污染特性对环境造成的影响,以及微生物在渗滤液处理方面的主要应用、起主要作用的微生物菌种。
渗滤液处理发展的趋势等。
Abstract:
Themaincomponentsoflandfillleachate,stageofdevelopment,theimpactofpollutionontheenvironmentleachatecharacteristics,andthemicrobesareusedinleachatetreatmentaspectsplayamajorroleinthemicrobialstrains.Leachatetreatmentdevelopmenttrends.
关键字:
渗滤液微生物处理工艺渗滤液的组分和危害
1.概述
环境保护是我国的基本国策。
世界经济发展的实践证明,为实现经济的持续稳定的发展,必须解决好发与环境保护的矛盾。
全球水资源状况迅速恶化,“水危机”日趋严重。
据水文地理学家的估算,地球上的水资源总量约为13.8亿立方公里,其中97.5%是海水(13.45亿立方公里)。
淡水只占2.5%,其中绝大部分为极地冰雪冰川和地下水,适宜人类享用的仅为0.01%.
20世纪50年代以后,全球人口急剧增长,工业发展迅速。
一方面,人类对水资源的需求以惊人的速度扩大;
另一方面,日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。
本届世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示,全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪,每升废水会污染8升淡水;
所有流经亚洲城市的河流均被污染;
美国40%的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染;
欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。
20世纪,世界人口增加了两倍,而人类用水增加了5倍。
世界上许多国家正面临水资源危机:
12亿人用水短缺,30亿人缺乏用水卫生设施,每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。
到2025年,水危机将蔓延到48个国家,35亿人为水所困。
水资源危机带来的生态系统恶化和生物多样性破坏,也将严重威胁人类生存。
水资源危机既阻碍世界可持续发展,也威胁着世界和平。
过去50年中,由水引发的冲突共507起,其中37起有暴力性质,21起演变为军事冲突。
专家警告说,随着水资源日益紧缺,水的争夺战将愈演愈烈。
2.渗滤液的定义
垃圾渗滤液,又称渗沥水或浸出液,是指来源于垃圾填埋场中垃圾本身含有的水分,进入填埋场的雨雪水以及其他水分,扣除垃圾覆土层的饱和持水量,并经历垃圾层和覆土层而形成的一种高浓度有机废水。
3.渗滤液的五个阶段
1、初始调节阶段:
垃圾填入填埋场内,填埋场稳定化阶段即进入初始调节阶段。
此阶段内垃圾中易降解组分迅速与垃圾中所夹带的氧气发生好氧生物降解反应,生成二氧化碳(CO2)和水,同时释放一定的热量。
2、过渡阶段:
此阶段填埋场内氧气被消耗尽,填埋场内开始形成厌氧条件,垃圾降解由好氧降解过渡到兼性厌氧降解。
此阶段垃圾中的硝酸盐和硫酸盐分别被还原成氮气(N2)和硫化氢(H2S),渗滤液PH开始下降。
3、酸化阶段:
当填埋场中持续产生氢气(H2)时,意味着填埋场稳定化进入酸化阶段。
在此阶段对垃圾降解起主要作用的微生物是兼性和转性厌氧细菌,填埋气的主要成分是二氧化碳(CO2),渗滤液COD、VFA和金属离子浓度继续上升至中期达到最大值,此后逐渐下降;
PH继续下降到达最低值,此后逐渐上升。
4、甲烷发酵阶段:
当填埋场H2含量下降达到最低点时,填埋场进入甲烷发酵阶段,此时产甲烷菌把有机酸以及H2转化为甲烷。
有机物浓度、金属离子浓度和电导率都迅速下降,BOD/COD下降,可生化性下降,同时PH值开始上升。
5、成熟阶段:
当填埋场垃圾中易生物降解组分基本被降解完后,垃圾填埋场即进入成熟阶段。
此阶段由于垃圾中绝大部分营养物质已随渗滤液排除,只有少量微生物对垃圾中的一些难降解物质进行降解,此时PH维持在偏碱状态,渗滤液可生化性进一步下降,BOD/COD会小于0.1。
但是渗滤液浓度已经很低。
4.渗滤液的主要来源
垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋的过程中,由于发酵,雨水冲刷和地表水,地下水浸泡而渗滤出来的污水,主要来源有四个方面,垃圾自身含水,垃圾生化反应中产生的水,地下潜水的反渗和大气降水,其中大气降水具有集中性,暂时性和反复性,占渗滤液总量的大部分。
5.渗滤液的主要成份
渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,有机污染物种类繁多,采用一定先进的技术在垃圾渗滤液中分别检出了有机污染物99种,其中主要有机污染物有萘、芘、二甲基苯、十五烷、十六烷、乙醇、对甲酚、氯苯、二氯苯、己烷、PCBs、甲胺、乙胺、苯乙酸等。
其中还有大量的病毒、病菌、寄生虫等以及一些有毒有害的物质。
6.渗滤液的特点
垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵、雨水冲刷和地表水、地下水浸泡而渗滤出来的污水。
来源主要有四个方面:
垃圾自身含水、垃圾生化反应产生的水、地下潜水的反渗和大气降水,其中大气降水具有集中性、短时性和反复性,占渗滤液总量的大部分。
渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水,其性质取决于垃圾成分、垃圾的粒径、压实程度、现场的气候、水文条件和填埋时间等因素,一般来说有以下特点:
1.1水质复杂,危害性大。
有研究表明,运用GC-MS联用技术对垃圾渗滤液中有机污染物成分进行分析,共检测出垃圾渗滤液中主要有机污染物63种,可信度在60%以上的有34种。
其中,烷烯烃6种,羧酸类19种,酯类5种,醇、酚类10种,醛、酮类10种,酰胺类7种,芳烃类1种,其他5种。
其中已被确认为致癌物1种,促癌物、辅致癌物4种,致突变物1种,被列入我国环境优先污染物“黑名单”的有6种。
1.2CODcr和BOD5浓度高。
渗滤液中CODcr和BOD5最高分别可达90000mg/L、38000mg/L甚至更高。
1.3氨氮含量高,并且随填埋时间的延长而升高,最高可达1700mg/L。
渗滤液中的氮多以氨氮形式存在,约占TNK40%-50%。
1.4水质变化大。
根据填埋场的年龄,垃圾渗滤液分为两类:
一类是填埋时间在5年以下的年轻渗滤液,其特点是CODcr、BOD5浓度高,可生化性强;
另一类是填埋时间在5年以上的年老渗滤液,由于新鲜垃圾逐渐变为陈腐垃圾,其pH值接近中性,CODcr和BOD5浓度有所降低,BOD5/CODcr比值减小,氨氮浓度增加。
1.5金属含量较高。
垃圾渗滤液中含有十多种金属离子,其中铁和锌在酸性发酵阶段较高,铁的浓度可达2000mg/L左右;
锌的浓度可达130mg/L左右,铅的浓度可达12.3mg/L,钙的浓度甚至达到4300mg/L[4] 1.6渗滤液中的微生物营养元素比例失调,主要是C、N、P的比例失调。
一般的垃圾渗滤液中的BOD5:
P大都大于300。
7.渗滤液对环境的影响
通过对某填埋场的渗滤液处理情况进行调查发现,填埋场运行至今,大约处理了约80万吨的渗滤液,同时约有32万吨的渗滤液从污水库中溢出直接进入纳污水域,并且目前还有9.6万吨渗滤液存储于污水库内。
经过化学分析,在污水库出口处的渗滤液CODcr平均值为2800mg/l,BOD5平均值为1750mg/l,氨氮708mg/l,总氮平均浓度达700mg/l,平均色度达251度,金属含量不高,以色质联机对有机物定性分析,发现渗滤液中有机物最高含碳数可达12,主要为环烷烃、酯类、羧酸类、苯酚和硫磺等。
经过处理后排入纳污水域的水质CODcr值为283mg/l,仍超标1.83倍,BOD5值为108mg/l,超标2.6倍,NH3-N值为190mg/l,超标11.67倍,总氮679mg/l,色度133度,并且含有大量有机物,说明了该场污水处理过程还未能满足污水达标排放,受此影响,该填埋场的一级纳污水体的水质已经明显恶化。
这一情况已经引起当地部门的高度重视。
8.微生物在渗滤液中的应用(工艺)
垃圾渗滤液具有不同于一般城市污水的特点:
BOD5和COD浓度高、金属含量较高、水质水量变化大、氨氮的含量较高,微生物营养元素比例失调等。
在渗滤液的处理方法中,将渗滤液与城市污水合并处理是最简便的方法。
但是填埋场通常远离城镇,因此其渗滤液与城市污水合并处理有一定的具体困难,往往不得不自己单独处理。
8.1微生物处理的原理
利用微生物处理污水实际就是通过微生物的新陈代谢活动,将污水中的有机物分解,从而达到净化污水的目的.微生物能从污水中摄取糖,蛋白质,脂肪,淀粉及其它低分子化合物。
微生物新陈代谢类型有需氧型和厌氧型两种,因此,净化方法分为好氧净化和厌氧净化。
8.2好养净化
氧存在条件下,许多好氧微生物通过分解代谢、合成代谢和物质矿物化,在把有机物氧化分解成CO2和H2O等过程中,获寻C源、N源、P源、S和能量。
污水的微生物好氧净化就是模拟上述原理,把微生物置于一定的构筑物内通气培养,高效率净化污水的方法。
8.3厌氧净化
微生物在严格厌氧条件下,有机物发酵或消化过程中,大部分有机物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等气体。
污水的生物厌氧净化就是根据污水经厌氧发酵后既到净化,又获得了生物能源CH4的原理。
微物细胞能量转移的电子受体,由好氧条件下分子氧改变为厌氧条件下的有机物。
在厌氧件下,不溶于水而难分解的大分子有机污物,被微生物的胞外酶降解为可溶性物质,再由产甲烷厌氧细菌和产氢细菌降解成低分子有酸类和醇类、并放出H2和CO2;
有机酸类和类经产甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。
甲烷菌还可利用H2还原CO2,形成CH4。
微生物净化过程:
Ⅰ.有机污染物的浓度由高变低
Ⅱ.异养细菌迅速氧化分解有机污染物而大量繁殖,然后是以细菌为食料的原生动物出现数量高峰,再后是由于有机物矿化,利于藻类的生长,而出现藻类的生长高峰。
Ⅲ.溶解氧浓度随着有机物被微生物氧化分解而大量消耗,很快降到最低点,随后,由于有机物的无机化和藻类的光合作用及其他好氧微生物数量的下降,溶解氧又恢复到原来水平。
这样,在离开污染源相当的距离之后,水中的微生物数量,有机物,无机物的含量,也都下降到最低点。
于是,水体恢复到原来的状态。
微生物处理优点:
微生物具有来源广,易培养,繁殖快,对环境适应性强,易变异的特征在生产上较容易的采集菌种进行培养繁殖,并在特定条件下进行驯化,使之适应不同的水质条件,从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化。
加之微生物的生存条件温和,新陈代谢时不需要高温高压,它是不需要投加催化剂的.生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低,所要投入的人力,物力比其他方法要少的多。
在污水生物处理的人工生态系统中,物质的迁移转化效率之高是任何天然的或农业生态系统所不能比拟的。
9.渗滤液处理中重要的微生物种群
9.1丝状细菌
丝状细菌(Filamentousbacteria)能显著影响絮状活性污泥的沉降性(污泥膨胀)或引起生物量变化和泡沫形成(污泥发泡),从而严重影响活性污泥的处理效率.传统上,丝状细菌是通过光学显微镜学进行分析鉴定的,如革兰氏和Neisser染色反应、典型的形态学特征等.但应用full—cyclerRNA技术发现,传统形态学鉴定方法不能发现污水厂活性污泥中的许多丝状细菌。
系统发生树部分提供了丝状菌的系统发生亲缘关系,但有些丝状类型如Eikelboom1863或Nostocoidalimicola等则是放置在完全无关的类群中.现在利用rRNA目标寡聚核苷酸探针能迅速地鉴定大多数丝状菌,证明在活性污泥中有些丝状菌呈现多态性现象.Kanagawa等(2000)从活性污泥中分离出15种丝状菌,根据形态被分类为Eikelboom21N,利用16SrDNA序列分析表明都同变形杆菌亚纲的Thiothrix丝状菌形成单系群(monophyleticgroup).Thiothrix丝状菌在污水中通常表现出生理多能性,在异养、兼性营养和化能自养情况下,它们都能同标记的乙酸盐或碳酸氢盐结合。
在厌氧状况下(无论有无硝酸盐),Thiothrix丝状菌都很活跃,它通过吸收硫代硫酸盐和乙酸盐来形成胞内硫粒。
利用丝状菌的FISH探针,Mircothrixparvicella被发现有特殊的脂消费,在厌氧情况下专门吸收长链脂肪酸(而不是短链脂肪酸和葡萄糖),随后当硝酸盐或氧可用作电子受体时它们则使用贮存完成生长.不过,在厌氧情况下,M.parvicella不能吸收磷,不适合那些有除磷要求的生物反应器.利用FISH技术对丝状菌进行系统分类发现,大多数未描述的丝状菌属于绿色非硫细菌(Chloroflexi),也可能是污水生物处理系统中丰度最高的丝状菌。
Liao等(2004)发展一种定量FISH,对实验室和污水厂反应器中的丝状菌进行了研究,以增加Sphaerotilusnatans的方式来刺激污泥膨胀,结果发现是Eikelboom1851菌丛(而不是试验的S.natans菌)同活性污泥容积指数(volumeindex)极度相关,其可延伸的菌丝长度约为6×
10。
la,m/mL。
9.2生物除磷的重要细菌
生物除磷可以在EBPR的微生物途径中由完成,该过程通过循环活性污泥进行交替的厌氧、需氧为特征。
基于微生物的纯培养技术,变形杆菌纲г亚纲的不动杆菌属(Acinetobacter)长期被认为是唯一的PAO(Polyphosphate—accumulatingorganism).但实际上,虽然不动杆菌能积累多聚磷酸盐,却没有PAO的典型代谢方式.Wanger等(1994)用rRNA目的探针测试后认为,主要的PAO应该为口亚纲中的Rhoclocyclus群,其次为亚纲中的Planctomycete群及屈挠杆菌属(Flexibacter)、CFB群(Cytophaga—Flavobacterium—Bacteroides)等.利用萤光抗体染色、呼吸醌检测和属特异探针的FISH等非培养方法,证明在EBPR系统中,由于培养偏差显然高估了不动杆菌的相对丰度,表明其对EBPR系统实际上不是最重要的,而另外一些分离出的细菌才是PAO的候选者。
不过,有7个Acinembacter新种从活性污泥中分离到,可望进一步阐释该属在脱磷中扮演的角色和意义。
积磷小月菌(Microlunatusphosphovorus)是一个高G+C含量的革兰氏阳性菌,被认为是专性好氧菌,可以通过EMP途径发酵葡萄糖为乙酸,而不能够在厌氧情况下生长.有明显吸收葡萄糖、分泌乙酸的转化,导致胞内乙酸积累;
产生的乙酸在随后的好氧阶段消耗掉.phosphovorus表现出卓越的吸收和释放磷的能力,磷释放率和吸收率可分别高达3.34mmolg/cell•h和1.56mmolg/cell•h,比Lampropediaspp.和Acinetobacterspp.要高1个数量级,特异探针证明其在EB—PR工厂里可占总细菌的2.7%。
俊片菌属(Lampropedia)也拥有聚磷菌的基本代谢特征,但比EBPR模型预言的吸收乙酸盐释放磷酸盐的比率要低很多.那些被建议名为“CandidatusAc—cumulibacterphosphates”已被证实显著存在于EBPR系统中.Saunders等(2003)在对6个运行污水厂进行了检测后认为,很可能“无关紧要”的“CandidatusAccumulibacterphosphates”正是重要的PAO.另外还有显微镜原位观察显示,酵母菌很可能涉及在生物除磷中,许多“聚磷菌”很可能是酵母菌的孢子,但其作用机理显然还需要进一步探讨.
9.3硝化细菌
氮循环是高度依赖微生物活性和转化的一个过程.这类微生物在污水处理、农业等领域具有极其重要的作用,因此成为近年来世界研究的热点,变形杆菌的β亚纲几乎已经成为微生物生态学的模式系统.Kindaichi等(2004)对自养硝化生物膜进行了FISH分析表明,膜上有50%属于硝化细菌,其余50%为异养细菌,分布为变形杆菌α亚纲23%,г亚纲13%,绿色非硫细菌9%,CFB群2%,未定类群3%.该结果表明,硝化细菌通过可溶性产物的产生支持了异养菌,异养菌也从代谢多样性等方面确保了生物膜的生态稳定性.从培养角度来说,硝化细菌生长极慢;
由于硝化细菌的分布同pH、温度等敏感,所以污水厂的硝化作用常有崩溃的情况发生.
9.3.1氨氧化茵
基于16SrDNA序列分析,已经分离和描述过的氨氧化细菌都分属于变形杆菌纲的2个单系群中.Ni-trosococcusoceanus和N.halophilus属于Proteobacteria的β亚纲,包括亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio)和亚硝化叶菌属(Nitrosolobus),后3个属关系密切;
而Nitrosococcusmobilis(实际是Nitrosomonas的一个成员)则在β亚纲组成紧密相关的集合.
9.3.2亚硝酸氧化茵
基于超微特性,已培养出的亚硝酸氧化菌(Nitrite.oxidizingbacteria,NOB)被分为4个已知属,硝化杆菌属(Nitrobacter),硝化刺菌属(Nitrospina),硝化球菌属(Nitrococcus)和硝化螺菌属(Nhrospira).16SrDNA序列比较分析表明,硝化杆菌属及其3个种都属于变形杆菌的α一亚纲;
Nitrospina和Nitrococcus各有一个种,分属于变形杆菌的δ和г一亚纲;
Nitrospira属包含有moscoviensis和Ⅳ.rrtarin.在传统上,Nitrobacter一直被认为是最重要的亚硝酸盐氧化菌.然而,在硝化污水厂内用目的探针的FISH法和定量斑点杂交(Quantitativedotblot)等发现,检测不到Nitrobacter或者数目很低,因此凸现了非Nitrobacter的NOB在硝化过程中的重要性.Egli等(2003)用不同污泥接种反应器,利用定量FISH和RFLP(Restrictionfragmentlengthpolymorphism)方法对稳定的硝化作用反应器进行检测,发现有活性的都属于Nitrospira属J.以Nitrospira序列发展的特定16SrRNA探针,对活性污泥进行FISH查后表明,未培养的类硝化螺菌(Nitrospira—like)以显著性数目(总菌数的9%)存在,其对亚硝酸盐氧化的重要性已由反应器富集研究所证实.Nhrospira能固定CO:
,也能利用丙酮酸混合营养生长,而不利用乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐。
9.4反硝化细菌
反硝化细菌(Denitrifyingbacteria)的大多数鉴定和计数都是依赖培养法.很多属的成员,如产碱杆菌属(Alcaligenes)、假单胞菌属(Pseudomonas)、甲基杆菌属(Methylobacteriurn),副球菌属(Paracoccus)和生丝微菌属(Hyphornicrobiurrt)等,都从污水厂中作为脱氮微生物群分离出来过,但这些细菌属在污水厂中是否具有原位脱氮的活性却很少被知道.在一个补充以甲醇作为还原碳化物的脱氮沙滤中,使用特异FISH探针监测到有大量数目的P.spp和H.spp;
而在没有附加甲醇的非脱氮沙滤中,两属存在的数目都低于总细胞0.1%,这间接证明了在脱氮过程中有两属的活性参与。
10.渗滤液的发展趋势
垃圾填埋场渗滤液的控制和处理是保证垃圾的长期、安全处置的关键。
因此,对渗滤液处理的研究至关重要。
通过分析和总结目前渗滤液处理现状,今后渗滤液处理研究应把重点放在以下几个方面。
首先,现有的渗滤液处理方法多种多样,由于处理工艺各具特色,因此,运用时不能生搬硬套,而要因地制宜。
不同地域的地理位置、地理结构、气象条件以及垃圾成分等因素的差别都会导致渗滤液质和量的差异。
如针对北方降雨量少而蒸发量大的特点,渗滤液回灌法就比较经济有效;
而南方温暖湿润的气候就有利于应用土壤-植物法处理渗滤液的开发和应用。
其次,垃圾填埋的稳定化研究也是必要的。
促进填埋垃圾的稳定化,不仅可以缩短填埋垃圾的稳定化时间,提高产气速率,而且可以缩短垃圾渗滤液产生的周期,在一定程度和范围内改善渗滤液的处理难度。
参考文献
[1]王宗平等.垃圾填埋场渗滤液处理研究进展[P].环境科学进展,1999,7(3):
32-39
[2]LemaJ.M.etalCharacteristicsoflandfillleachateandalternativesfortheirtreatment:
areviewJWPCF1988,40:
223-250
[3]MattiasA.andPeterN.Seasonalchangesofleachateproductionandqualityfromtestcells.JournalofEnviormentalengineering1997(9):
892-900
[4]奚旦立,孙裕生.环境监测.高等教育出版社
[5]沈耀良.城市垃圾填埋场渗滤液处理技术研究.博士论文
[6]杨志泉,周少奇.广州大田山垃圾填埋场渗滤液有害成分的检测分析[P].化工学报,2005,(56)11:
2180-2188
[7]任鹤云,李月中.MBR法处理垃圾渗滤液工程实例[P].给水排水,2004,(30)10:
36-38
[8]周仲凡,王吉.城市固体废弃物管理与处理处置技术.中国石化出版社
[9]郝一琴.太原生活垃圾填埋渗滤液监测、处理的研究报告[P].环境卫生工程,1995,
(2):
3-6
环境微生物作业
-----渗滤液的处理研究
学院:
地环学院
专业:
环境工程1102班
学号:
1109050222
姓名:
吕宝鹏
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 渗滤