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文 | 薛铮铮aa

编辑 | 薛铮铮aa

随着人口的不断增加和生活水平的提高，城市垃圾的产生量急剧增加，垃圾处理问题逐渐凸显。

稳定化垃圾渗滤液作为垃圾处理的副产物，含有大量有机物、氨氮和色度等污染物，对环境造成严重影响。

(资料图片仅供参考)

因此，研究人员在研究过程中，制备了厌氧生物反应器，这种设备既高效，又经济，可以有效降解COD、氨氮和色度。

厌氧生物反应器

厌氧生物反应器是一种重要的生物处理技术，广泛应用于废水处理、有机废物处理等领域。

它利用厌氧微生物代谢的特性，能将有机废物分解为有用的产物，同时还能高效的产生可再生能源。

厌氧生物反应器的工作原理十分独特，与需氧生物反应器不同，厌氧反应器中的微生物可以在缺氧环境下生长繁殖。

这些微生物能够分解废物中的有机物质，产生沼气和有机肥料。而内部设计通常被密闭系统，防止氧气进入反应器内部，从而创造适宜的生长环境。

在使用过程中，研究人员先将有机废物投入反应器中，随后微生物便开始分解这些废物。

分解的过程中产生的气体主要包括沼气，这是一种主要由甲烷和二氧化碳组成的混合气体，具有高度可燃性，沼气不仅可以用作能源，还能减少温室气体的排放，具有环保和经济双重效益。

除了产生沼气之外，厌氧生物反应器还可以产生有机肥料。经过微生物分解的废物会生成富含营养的物质，可以作为农田的有机肥料，提高土壤肥力，促进农作物生长，减少化学肥料的使用。

填埋

但就目前的状况来看，填埋才是全球许多国家进行城市固体废物处理的主要方式，因其经济优势和所需技术最少而被广泛采用。

但滤液对地表水和地下水的污染；废物直接接触或滤液引起的土壤污染；废物燃烧和厌氧分解产生的甲烷无控释放导致的空气污染，都是填埋活动的一些影响。

此外，填埋场中产生的滤液由于含有难以处理的污染物，而变得非常困难。如果不得当地处理和安全处置，滤液可能迁移到土壤和次土壤中，对土地和接收水的生态系统造成严重破坏。

这种废物处置方式的结果，就是填埋滤液包含可归类为溶解有机物、无机大分子、重金属，和异种有机化合物的污染物，所以滤液污染的有机含量需要通过化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD5）进行测量。

滤液中还富含氨、卤代碳氢化合物悬浮固体，以及大量的重金属和无机盐。

根据研究人员所述，稳定滤液的COD含量一般在5,000至20,000 mg/L之间。BOD5/COD比值能够很好地估计滤液的状态，而这一比值对于年轻的滤液一般在0.4至0.5之间。

滤液中浓度较高污染物的存在，已成为填埋场运营人员滤液安全处理法规方面，要面临的主要问题之一。

同时也由于填埋滤液中长期存在高水平的氨等污染物，导致藻类生长增多、生物处理系统性能下降、富营养化加速、溶解氧耗竭以及水体中生物毒性增加。

为了解决这个问题，研究人员认为厌氧处理是生物处理过程中的一种方法，非常适用于预处理高浓度废水，这种废水常见于许多工业设施，其中含有大量的化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）和重金属。

在厌氧处理中，需要通过微生物来进行生物降解，这些微生物可以在好氧条件下将有机化合物降解为二氧化碳和污泥，在厌氧条件下则产生沼气（二氧化碳和甲烷的混合物）。

所以，有效微生物（EM）技术被认为是工业废水中去除重金属的最有效生物处理之一。

然而，EM或厌氧微生物技术主要用于，猪、牛、乳制品和家禽养殖中的污水净化，厌氧过程的主要活动，是通过厌氧微生物创建抗氧化环境，研究人员认为对于改善固-液分离在净化水处理中至关重要。

现有研究的主要目的，是通过厌氧微生物培养物，研究滤液参数去除效果，包括COD、NH3-N和颜色。通过实验室实验设置，测试了不同pH值的滤液样品、厌氧微生物的用量和接触时间对COD、NH3-N和颜色去除率的影响。

厌氧处理的实验材料与方法

研究人员综合上述研究的结果，认为初步的实验工作应针对去除化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）和色度，从而确定褐糖/果皮废料/蒸馏水的最佳比例。

为了使滤液样品中的微生物活性持续更长时间，研究人员还对厌氧微生物的存活能力进行了尽可能长时间的初步实验。

紧接着，研究人员将混合物放入聚四氟乙烯容器中并充分搅拌，并且等待AOAS发酵12周。微生物的存活很大程度上依赖于环境的温度。

因此，制备的混合物要在最小的温度波动下保存，并避免直接阳光照射。

在AOAS发酵的7天内，需要确保其发生了放气过程，释放出二氧化碳（CO2）。

此外，在确保罐盖紧闭以避免产生霉菌后，只需在发酵的最后阶段观察pH值，如果在3-4范围内，就说明发酵过程已经顺利完成。

接下来，研究人员把厌氧微生物保存在了密封容器中，以保持厌氧状态。

活化的厌氧微生物悬浮液是糖蜜（褐糖）和厌氧微生物，在无氯水或米水中的混合物，为微生物的繁殖提供矿物质。随后，需将厌氧微生物在无氧环境中发酵7-10天，用10%（体积/体积）盐酸冲洗每个容器。

厌氧生物的鉴定

为了深入了解和研究厌氧生物群落的组成、功能和特性，研究人员认为厌氧生物的鉴定是很必要的。紧接着便在有效微生物（EM）研究组织推荐的程序进行实验。

理论上，厌氧生物富含特定种类的微生物，这些微生物常见于许多生态系统中，包括乳酸菌（LAB）、酵母、放线菌、光合细菌和其他类型的生物。

研究人员在磷酸盐缓冲液（pH 7.0）中，把发酵材料稀释到适当的水平，然后铺展到适当的琼脂培养基上，并在 25-30°C 下孵育至少 1 周，观察形态和生理特征来进行下一步分析。

初步实验室调查表明，微生物类群乳酸菌、酵母菌和细菌总数分别为1.6×9 107、1。

渗滤液取样

厌氧生物鉴定实验使用的渗滤液来自垃圾填埋场，通过建立受控倾倒倒技术实现，垃圾填埋场每天会接收1800吨生活垃圾。下表中显示了PBLS固体废物的特性。

2001年，通过采用带有渗滤液回流的受控倾倒，政府将填埋场升级为三级卫生填埋场，进而采用天然海洋泥土衬里和日常覆盖措施。PBLS的特点，是已经超过20年的运营，在产养殖阶段，产生的渗漏滤液被称为成熟的“稳定”渗滤液。

这种的开采液体，具有高浓度的COD和铵，而其中的BOD5/COD较低，这也是稳定渗滤液的另一个指标。渗滤液样品已经从2010年9月收集到了2011年3月。

收集到的样品会被送往实验室，并在4个仓库的冷藏室中存放，确保在实验使用前最大程度减少生物和化学变化，而采集和保存程序都会按照《水和废水检测标准方法》进行，渗滤液样品的pH值则使用便携式pH计进行测量。

厌氧生物鉴定实验步骤

厌氧生物鉴定实验的重点在于，为处理渗滤液而提供厌氧最佳的条件。在进行实验前，每个容器都用10%（体积/体积）清水冲洗，然后用水去离子来去除肠道，实验过程涉及三个不同的方面：

研究人员将不同剂量，最佳pH值的厌氧生物混合在五个容器中，每个容器的体积为1,500 mL渗滤液样品，随后将厌氧菌按1:25、1:20、1:15、1:10、1:5不同剂量比例，分别装入60、75、100、150、300mL的5个容器中。

在环境空气保存的24天中，每个容器的顶部都安装了网格栅，以允许与周围环境进行厌氧活动，容器会保持在 25-30°C 范围内的空气条件下，并分别测量 COD、NH3-N 和颜色的渗滤液参数。

为了研究有机微生物允许对COD产生效率的影响，研究人员采用了固定量的厌氧微生物，随后在最佳pH条件下，准备了24个容器，样品将在从第1天到第24天的空气条件下保持，在每组接触时间结束时，处理后的渗滤液经过过滤，并分别分析其COD、NH3-N和颜色。

为了防止颗粒颗粒通过，需用0.45微米GC-50玻璃微纤维滤纸，对处理后的渗滤液样品进行过滤。而COD浓度，将采用比色法（5220-D）进行测量，随后通过紫外分光光度计，对NH3-N的浓度用纳氏化法测量。

颜色测量将以真实描述的颜色，使用0.45微米GC-50滤纸进行过滤，然后在455纳米波长下，使用DR 2500 HACH分光光度计进行分析。

结论

研究发现，生物处理工艺可用于处理稳定填料埋场产生的渗滤液。

在中性pH条件下，渗滤液样品的COD、 NH3–N和颜色去除率分别在76.8％、54.4％和46.2％的范围内，增加厌氧防腐剂的用量，会导致COD的去除率从18.5％提高到42％。

另外，当NH3–N进行等量时测试时，最多可以记录57％的去除率，去除效率也呈现出类似的模式。

在这种情况下，100毫升的氧厌残药剂回收是最佳的，虽然可以将颜色减少52%，但进一步增加厌氧氧化会导致这些参数的大幅降低，分别为4.2％至11.4％。

同时，COD、NH3–N和颜色的模式从第2天开始消失增加，并在第14天达到峰值，从第16天到第24天，COD和NH3–N的漂浮模式虽然也被观察到，但厌氧微生物的最佳条件为pH 7，需要14天将COD、NH3–N和颜色浓度分别减少到65.5％、60.2％和46.3％。

结果表明，厌氧防腐剂的应用，对于减少高浓度隔膜的生物处理是有效的，同时，厌氧生物技术的广泛应用将为环境保护事业作出积极贡献。

通过高效去除有机污染物，能够减轻水体和土壤的污染压力，维护生态平衡。还能将有机物转化为甲烷等可再生能源，有助于减少化石燃料的使用，降低温室气体排放，缓解气候变化问题。

稳定化垃圾渗滤液的有效处理，还能够减少对自然资源的消耗，实现资源的可持续利用，为后代创造更美好的生活环境.

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