【摘要】：傳統(tǒng)衛(wèi)生填埋在當(dāng)前乃至今后相當(dāng)長一段時間內(nèi),都將是我國垃圾處理處置的主要方式。為了克服其滲濾液污染強(qiáng)度高,垃圾穩(wěn)定速率慢,產(chǎn)氣期滯后且歷時較長等不足,生物反應(yīng)器填埋場迅速成為當(dāng)前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。由于聯(lián)合型生物反應(yīng)器填埋場能充分結(jié)合不同類型(厭氧、好氧、準(zhǔn)好氧)生物反應(yīng)器填埋場的優(yōu)勢,因此受到越來越多學(xué)者的關(guān)注。但是隨著研究的深入,填埋場穩(wěn)定化速度和投資運(yùn)行費(fèi)用的矛盾卻日益凸顯。為此,本文通過結(jié)合厭氧生物反應(yīng)器填埋場(Anaerobic Bioreactor Landfill,ANBL)和準(zhǔn)好氧礦化垃圾生物反應(yīng)床(Semi-aerobic Aged Refuse Biofilter,SAARB),采用室內(nèi)模擬實驗的方式,提出并探討了厭氧-準(zhǔn)好氧聯(lián)合型生物反應(yīng)器填埋場(Anaerobic-semiaerobic Bioreactor Landfill,AN-SABL)的污染物去除機(jī)理,穩(wěn)定化進(jìn)程中滲濾液、填埋氣體和固相垃圾的變化規(guī)律,以及運(yùn)行策略,研究表明： 由于AN-SABL內(nèi)部不但存在新鮮垃圾和礦化垃圾兩種性質(zhì)截然不同的垃圾類型,而且在空間結(jié)構(gòu)和礦化垃圾顆粒形態(tài)上均形成了好氧-兼氧-厭氧交替出現(xiàn)的復(fù)雜分區(qū),這為不同的微生物提供了多樣化的生長環(huán)境,極大地豐富并提高了AN-SABL內(nèi)部的微生物類群和數(shù)量,既能使有機(jī)物通過好氧和厭氧降解得以快速去除,又能有效地促進(jìn)各種氮素的相互轉(zhuǎn)化,具有很好的脫氮效果。其中硝化-反硝化和厭氧氨氧化作用是主要的脫氮途徑,此外異化性硝酸鹽還原作用、氨氧化作用、氨揮發(fā)作用、吸附作用、部分化學(xué)作用在不同階段也有不同的脫氮效果。 經(jīng)過440d的運(yùn)行,ANBL的COD、TC、TOC去除率分別只有23.85%、14.04%和14.29%,而AN-SABL的COD、TC、TOC去除率分別介于55.43%-57.84%、37.38%-37.73%、40.19%-49.57%之間；同時ANBL的TN、NH3-N去除率分別只有16.65%、13.12%,而AN-SABL的氮素去除率約為其2-3倍。生活垃圾的固相指標(biāo)由于采樣不均,波動較大,但不同模擬柱之間的差別并不明顯；礦化垃圾中有機(jī)物含量總體穩(wěn)定,但全氮含量出現(xiàn)一定的積累現(xiàn)象。AN-SABL中ANBL單元的產(chǎn)氣受到了一定的抑制,累積產(chǎn)氣量由大到小依次為ANBL1#(5633L,52L/kg)、ANBL3#單元(5196L,49L/kg)和ANBL2#單元(4237L,39L/kg),甲烷含量峰值分別達(dá)到了62.60%、62.67%和57.62%。實驗表明,與ANBL相比,AN-SABL能夠更快地促進(jìn)垃圾的穩(wěn)定化。 實驗期間,生活垃圾體沉降明顯,其中ANBL3#單元沉降最大,高達(dá)25.35%,但SAARB單元中礦化垃圾穩(wěn)定,沉降很小。除此之外,滲濾液回灌能提高垃圾含水率,AN-SABL具有很強(qiáng)的滲濾液減量化效果,填埋初期低回灌頻率(3d/次)有利于有機(jī)物的降解,但是后期增大回灌頻率(1d/次),可促進(jìn)ANBL單元的產(chǎn)氣,并能提高甲烷含量,有效緩解SAARB單元對ANBL單元產(chǎn)氣的抑制作用。 ANBL(單元)的累積產(chǎn)氣量在初始調(diào)整階段呈對數(shù)增長,過渡酸化階段呈線性增長,酸化產(chǎn)甲烷階段呈指數(shù)增長。建立的碳素和氮素轉(zhuǎn)化模型均能較好地模擬二者在實驗期間的變化規(guī)律。其中有機(jī)碳降解受到溫度的影響明顯,無論是KsL還是KLGmax,均表現(xiàn)為AN-SABL3#AN-SABL2#ANBL1#。此外AN-SABL的氮素降解呈指數(shù)下降規(guī)律。與ANBL相比,AN-SABL能更好地促進(jìn)碳素和氮素的降解,從而加速填埋場的穩(wěn)定化進(jìn)程。 在AN-SABL(?)勺設(shè)計過程中,平面布置可采用ANBL單元和SAARB單元混合布置、分開布置、分開-混合布置等三種方式；同時需加強(qiáng)防滲系統(tǒng)的防滲性能,增大滲濾液和填埋氣導(dǎo)排系統(tǒng)的導(dǎo)排能力。運(yùn)行過程中,在溫度為30℃,回灌頻率為3d/次,水力負(fù)荷為8L/(m3·d),COD濃度為40000 mg/L(COD負(fù)荷320g/(m3·d)),礦化垃圾有效高度為900mm的條件下,SAARB單元能取得最佳的運(yùn)行效果,COD、TN、NH3-N去除率分別能達(dá)到99.40%、94.05%、99.52%。在冬季需采取適當(dāng)?shù)谋卮胧换毓囝l率在填埋初期以3d/次為宜,后期可適當(dāng)提高回灌頻率；滲濾液深度處理建議采用活性碳吸附。 由以上研究結(jié)果表明,厭氧-準(zhǔn)好氧聯(lián)合型生物反應(yīng)器填埋場不但比ANBL更快地促進(jìn)垃圾降解,而且充分利用了SAARB高效的脫氮能力及低廉的建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)勢,從而為解決生物反應(yīng)器填埋場穩(wěn)定化速度和投資運(yùn)行費(fèi)用的矛盾提供了一條新思路,并有利于填埋場穩(wěn)定后的開發(fā)和可持續(xù)循環(huán)利用。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X703
【圖文】：

SAARH各層位礦化垃圾外觀

SAARB不同分區(qū)的順粒形態(tài)

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 陳馨;厭氧—準(zhǔn)好氧聯(lián)合型生物反應(yīng)器填埋場滲濾液變化規(guī)律研究[D];西南交通大學(xué);2012年

2 馬霄;厭氧—準(zhǔn)好氧型生物反應(yīng)器填埋場有機(jī)污染物控制研究[D];西南交通大學(xué);2014年

本文編號：2723921