本文關(guān)鍵詞：微元生物反應(yīng)器填埋時空轉(zhuǎn)換率研究　出處：《南京大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：生活垃圾填埋處理技術(shù)作為經(jīng)濟(jì)適用環(huán)境友好的最終處理技術(shù),由于作業(yè)過程大氣污染控制困難和占用大量土地資源兩大問題,正面臨前所未有的發(fā)展瓶頸。針對上述問題,筆者提出強(qiáng)化覆蓋技術(shù)控制大氣污染、生物反應(yīng)器填埋場微元化加速穩(wěn)定、結(jié)合"城市礦山"開采及資源化的循環(huán)可持續(xù)填埋解決方案。本論文圍繞微元生物反應(yīng)器填埋加速穩(wěn)定的效果,根據(jù)"時空轉(zhuǎn)換"的理念,研究腐殖土批次覆蓋、滲濾液預(yù)處理后回灌和厭氧+好氧聯(lián)合運(yùn)行模式共同作用時生活垃圾的穩(wěn)定化進(jìn)程�；谖⒃锓磻�(yīng)器填埋(Microcell bioreactor landfill,ML)與傳統(tǒng)生物反應(yīng)器填埋(Conventional bioreactor landfill,CL)實驗室模擬裝置氣固液三相穩(wěn)定化演變規(guī)律的對比分析,進(jìn)行穩(wěn)定化速率常數(shù)分類推演,最終構(gòu)建微元化技術(shù)的時空轉(zhuǎn)換率綜合評價方法。此外,為了更直觀地確定填埋場的穩(wěn)定化程度,選取固體垃圾中可降解有機(jī)物含量這個角度,研究一種操作便捷和耗時較短的新型好氧測定方法——運(yùn)用BOD分析儀測定呼吸指數(shù)(RI)的可行性與合理性,并嘗試建立一套規(guī)范的測定操作流程。研究結(jié)果表明:通過對四種典型餐廚垃圾組分(米飯、蔬菜、瘦肉和肥肉)的測定結(jié)果,發(fā)現(xiàn)使用BOD分析儀測定呼吸指數(shù)(RI)具有一定的可行性。在測定過程中,樣品所處環(huán)境中氧氣的總量是固定不變的,因此樣品質(zhì)量成為了制約測定結(jié)果準(zhǔn)確性的主要因素。定義富余系數(shù)為所取固體樣品徹底礦化時的需氧量跟儀器耗氧量量程的比值,該系數(shù)宜在0.2～0.8之間。根據(jù)四種典型組分的好氧發(fā)酵特性,發(fā)現(xiàn)前四天與前十天累積耗氧量的比值(AT4/AT10)基本為0.7～0.8,脂肪類有機(jī)物略低(0.6～0.7),因此測試周期設(shè)置為4天兼顧了提高效率和保證準(zhǔn)確性兩方面的要求。RImax受有機(jī)底物水解速率的影響容易出現(xiàn)極大值,不能反映好氧降解過程中實際整體情況;RI24h跟AT4的相關(guān)性較高,均能有效反映有機(jī)物的生物穩(wěn)定性程度。ML集合了腐殖土批次覆蓋、滲濾液預(yù)處理后回灌和厭氧+好氧的聯(lián)合運(yùn)行模式,跟CL相比,在填埋氣組分、垃圾生物穩(wěn)定性和滲濾液水質(zhì)等方面具有明顯的優(yōu)勢。CL和ML的遲滯期分別為0.35年和0.32年,ML更早進(jìn)入產(chǎn)甲烷階段。CL在厭氧階段的穩(wěn)定化速率常數(shù)為3.40/年;ML在厭氧階段的穩(wěn)定化速率常數(shù)為4.36/年,在好氧階段的穩(wěn)定化速率常數(shù)為20.84/年。微元生物反應(yīng)器填埋的時空轉(zhuǎn)換率為1.28,表明它對填埋場空間的利用效率更高,在單位時間里能夠處理更多垃圾。好氧生物反應(yīng)器填埋(Aerobic bioreactor landfill,AL)在去除滲濾液COD和氨氮方面表現(xiàn)突出,但不能回收生活垃圾的生物質(zhì)能且能耗較大,建議在填埋場穩(wěn)定化末期使用。CL、ML和AL填埋模擬裝置的滲濾液COD、總氮和氨氮在達(dá)到最大值后,均呈現(xiàn)出快速下降再逐漸降低的趨勢,符合指數(shù)衰減規(guī)律。CL、ML和AL的COD降解速率常數(shù)分別為0.017 5 d-1,0.024 6 d-1和0.057 1d-1,滲濾液COD在好氧環(huán)境中降解速率更大,ML采用腐殖土覆蓋并回灌預(yù)處理后的滲濾液,有利于加速滲濾液COD的降解。CL和ML的總氮降解速率常數(shù)分別為0.0053 d-1和0.0269 d-1 ML的滲濾液經(jīng)過了厭氧預(yù)處理,且腐殖土中大量已馴化的菌群通過硝化和反硝化反應(yīng)等途徑,可以有效降解含氮有機(jī)物。由于腐殖土和破碎混凝土礫石的存在,回灌滲濾液能夠更加均勻地分布于ML填埋模擬裝置各個斷面。更高的回灌強(qiáng)度可以加速小分子物質(zhì)的溶出。腐殖土中大量菌群和滲濾液厭氧預(yù)處理措施可以從反應(yīng)器內(nèi)部和外部兩個方面高效降解滲濾液中的污染物。因此ML中垃圾的生物穩(wěn)定性比CL高,ML垃圾樣品在第154天的厭氧產(chǎn)氣率GB21接近德國法規(guī)中的限值(20 L·kg-1 DW)。由于好氧穩(wěn)定過程能夠極大地促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的生物降解,AL垃圾的生物穩(wěn)定性比ML高,AL垃圾樣品在第280天的耗氧量AT4接近德國法規(guī)中的限值(5 mg O2·g-1 DW)。以上研究結(jié)果表明,微元生物反應(yīng)器填埋技術(shù)能夠充分地利用填埋時間和空間,促進(jìn)生活垃圾的快速穩(wěn)定化,為"干墓式"最終處置場轉(zhuǎn)變成"搖籃式""城市礦山"開采利用場的循環(huán)可持續(xù)填埋及資源化體系的構(gòu)建打下了堅實的基礎(chǔ)。
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【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X799.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1350124