【摘要】： 垃圾填埋場(chǎng)穩(wěn)定化過(guò)程中不斷釋放出滲濾液與填埋氣體(LFG),能夠產(chǎn)生一系列的資源與環(huán)境問(wèn)題。從生活垃圾填埋流體無(wú)害化處置與資源化開(kāi)發(fā)并重的高度去研究垃圾填埋場(chǎng)流體的產(chǎn)生與地球化學(xué)遷移轉(zhuǎn)化行為,進(jìn)而探索新型的生物反應(yīng)器填埋技術(shù)與工藝,可為生活垃圾的無(wú)害化與資源化處理提供科學(xué)的理論依據(jù)與實(shí)踐方法。 論文以理論分析為基礎(chǔ),自主設(shè)計(jì)的不同規(guī)模、不同相似性尺度的模擬填埋裝置為實(shí)驗(yàn)平臺(tái),室內(nèi)模擬填埋實(shí)驗(yàn)為主要研究方法,結(jié)合填埋場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及數(shù)學(xué)建模等輔助手段,從生活垃圾填埋處理無(wú)害化與資源化相統(tǒng)一的新視角研究了填埋垃圾降解流體產(chǎn)生與地球化學(xué)遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程。構(gòu)建了填埋場(chǎng)碳元素生物地球化學(xué)遷移轉(zhuǎn)化模式,揭示了填埋體系固、液、氣三相演化特征及三相間演化的定量關(guān)系,探明了各因素影響下的填埋垃圾降解流體產(chǎn)生規(guī)律、建立了垃圾生物氣人工誘導(dǎo)理論,探討了填埋場(chǎng)水分運(yùn)移對(duì)生物化學(xué)作用的影響及其機(jī)理,提出了一種新的精控型間歇式厭氧生物反應(yīng)器填埋工藝,并構(gòu)建了精控型間歇式厭氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行模式。 論文研究表明: ①垃圾生物質(zhì)的不斷損失是造成填埋場(chǎng)二次污染及LFG資源化水平不高的根本原因,減少垃圾生物質(zhì)損失量的同時(shí)提高其氣相轉(zhuǎn)化率,是進(jìn)行人工干預(yù)、實(shí)現(xiàn)城市生活垃圾填埋無(wú)害化與資源化處理的理論關(guān)鍵。 ②較高的反應(yīng)溫度及產(chǎn)甲烷菌代謝能力能夠促進(jìn)固相生物質(zhì)的快速水解;水解發(fā)酵菌長(zhǎng)期的水解酸化主導(dǎo)作用導(dǎo)致垃圾生物質(zhì)累計(jì)損失量不斷增加,而產(chǎn)甲烷菌的代謝活動(dòng)則可減小垃圾生物質(zhì)的累計(jì)損失量。使填埋體系快速進(jìn)入穩(wěn)定的產(chǎn)氣階段,并促進(jìn)不產(chǎn)甲烷菌與產(chǎn)甲烷菌的協(xié)同代謝,成為減少垃圾生物質(zhì)損失、提高垃圾生物質(zhì)氣相轉(zhuǎn)化率的重要措施。 ③滲濾液定期排放情況下,填埋垃圾厭氧降解滲濾液及LFG產(chǎn)生速率變化分別符合指數(shù)型函數(shù)Y=A0*e-kt及Y’=V0*e-k’t。滲濾液產(chǎn)生潛力(A0/k)主要受反應(yīng)溫度的影響,LFG產(chǎn)生潛力(V0/k′)受垃圾含水率、反應(yīng)溫度、微生物接種、垃圾粒徑多種因素的共同影響;滲濾液產(chǎn)生速率衰減常數(shù)k、滲濾液最大日產(chǎn)率轉(zhuǎn)化系數(shù)η及η/k對(duì)填埋場(chǎng)滲濾液產(chǎn)生速率預(yù)測(cè)結(jié)果影響顯著。 ④在垃圾填埋降解過(guò)程中,提高固相生物質(zhì)的水解速率、減少液相生物質(zhì)的損失、促進(jìn)產(chǎn)甲烷菌對(duì)液相生物質(zhì)的快速消耗,并形成不產(chǎn)甲烷菌與產(chǎn)甲烷菌之間穩(wěn)定的協(xié)同代謝是進(jìn)行人工誘導(dǎo)產(chǎn)氣的機(jī)理;多方式綜合人工干預(yù)誘導(dǎo)是實(shí)現(xiàn)垃圾生物氣資源化的有效途徑。 ⑤滲濾液定期排放情況下,難以形成產(chǎn)甲烷菌適宜的生物地球化學(xué)環(huán)境條件,不利于產(chǎn)甲烷菌對(duì)水解發(fā)酵產(chǎn)物的快速消耗,嚴(yán)重抑制了填埋垃圾的降解。模擬降雨入滲情況下,入滲水持續(xù)的沖刷作用促進(jìn)了固相有機(jī)質(zhì)的快速水解,但CODCr累計(jì)凈溶出量明顯增加,不利于填埋場(chǎng)滲濾液污染控制。滲濾液全量回灌情況下,產(chǎn)甲烷菌適宜的生物地球化學(xué)環(huán)境形成相對(duì)較快,有利于不產(chǎn)甲烷菌與產(chǎn)甲烷菌的協(xié)同代謝,加快了填埋垃圾固相有機(jī)質(zhì)的溶出與去除。 ⑥精控型間歇式厭氧生物反應(yīng)器填埋可快速形成產(chǎn)甲烷菌適宜的生物地球化學(xué)環(huán)境條件,促進(jìn)了填埋垃圾固相有機(jī)質(zhì)快速水解與分解消耗,不僅顯著縮短了填埋場(chǎng)穩(wěn)定化周期、提高了滲濾液水質(zhì),而且填埋體系LFG/CH4累計(jì)產(chǎn)生量、LFG/CH4產(chǎn)生速率穩(wěn)定性、LFG中CH4濃度也都有了大幅度提高。此外,精控型間歇式厭氧生物反應(yīng)器填埋處理方式下,填埋垃圾生物質(zhì)氣相轉(zhuǎn)化率明顯提高、損失率顯著下降,這對(duì)提高垃圾填埋場(chǎng)LFG資源化潛力、減少填埋場(chǎng)對(duì)周圍環(huán)境的二次污染都具有重要的意義。
【圖文】：

學(xué)位論文研究工作流程圖

圖 3-1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖與實(shí)物圖Fig. 3-1 Schematic Diagram and Real Diagram of Experiment Device1—PVC 填埋柱；2—法蘭盤(pán)；3—透視窗；4—加強(qiáng)筋；5—墊土層含水量測(cè)定儀；6—氧化還原電位儀；7—金計(jì)；8—墊層土取樣孔；9—PVC 集氣花管；10—LFG 導(dǎo)排監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（導(dǎo)氣管+濕式氣體流量計(jì)）；11—滲濾液灌系統(tǒng)（集水管+三通閥門(mén)+回流泵+揚(yáng)水管）；12—布水器；13—?dú)怏w壓力測(cè)定裝置；14—孔隙水壓力傳感器滲濾液儲(chǔ)集瓶；16—孔隙水壓力測(cè)壓管；17—固體垃圾取樣孔；18—襯墊粘土層；19—排水礫石層；20—填體；21—覆蓋砂土層填埋柱下部裝填壓實(shí)的防滲粘土層（18），厚度 d1=100cm。填埋柱下部一側(cè)的層含水率測(cè)定儀（5）可長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)不同深度防滲粘土層含水率的變化。另一側(cè)有四樣孔（8），，可對(duì)墊層粘土進(jìn)行取樣。粘土層上部為厚度 d2=8cm 的排水礫石層（1石粒徑φ>2cm。粘土層上部為厚度 d3=80cm 的垃圾體（20），最上部為厚度 d4=5砂土混層（21）。填埋柱上部側(cè)壁安裝 Eh 電位電極，并連接氧化還原電位儀（6），可監(jiān)測(cè)填埋體內(nèi)部 Eh 值的變化。金屬溫度計(jì)（7）深入垃圾體中心，可監(jiān)測(cè)反應(yīng)器內(nèi)部溫度 化；孔隙水壓力傳感器（14）監(jiān)測(cè)排水礫石層上部孔隙水壓力變化情況；孔隙水壓壓管（16）可測(cè)定排水礫石層（19）滲透率的變化情況。此外，上部填埋柱兩側(cè)各個(gè)取樣孔（17），可利用土壤取樣器從不同深度對(duì)填埋垃圾固體進(jìn)行取樣。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X703

【引證文獻(xiàn)】

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1 姬曉燕;桑樹(shù)勛;周效志;曹麗文;;間歇式生物反應(yīng)器填埋結(jié)構(gòu)對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響研究[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2011年10期

2 姬曉燕;桑樹(shù)勛;;間歇式生物反應(yīng)器回灌量對(duì)滲濾液水質(zhì)的影響研究[J];能源環(huán)境保護(hù);2010年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 高霽;氣候變化綜合評(píng)估框架下中國(guó)土地利用和生物能源的模擬研究[D];首都師范大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2590354