隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口的增加,城市生活垃圾產(chǎn)生量日益增長(zhǎng)。衛(wèi)生填埋作為我國(guó)城市生活垃圾的主要處理手段將長(zhǎng)期存在。然而,填埋垃圾穩(wěn)定化緩慢以及滲濾液和填埋氣體引起的環(huán)境污染已經(jīng)引起社會(huì)的普遍關(guān)注。論文以城市生活垃圾生物降解和滲濾液原位脫氮為研究對(duì)象,通過(guò)實(shí)驗(yàn)室與填埋現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn),研究了厭氧水飽和與滲濾液回灌條件下的垃圾降解過(guò)程、分類收集對(duì)垃圾填埋初期降解特性的影響、垃圾填埋層的生物脫氮特性,推斷填埋體機(jī)械壓實(shí)、填埋氣體累積是滲濾液回灌操作導(dǎo)致填埋垃圾生物降解過(guò)程受阻的主要原因,提出了城市生活垃圾厭氧水飽和快速降解新技術(shù),探明了厭氧條件下垃圾填埋層的反硝化能力及其垂直性差異。研究結(jié)果對(duì)生物反應(yīng)器垃圾填埋技術(shù)以及原位脫氮技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用具有指導(dǎo)作用。具體研究結(jié)果如下: (1)利用模擬生物反應(yīng)器,重點(diǎn)研究了城市生活垃圾在厭氧水飽和條件下(反應(yīng)器A)與滲濾液回灌條件下(反應(yīng)器B)的降解特征。結(jié)果顯示,經(jīng)過(guò)420d的降解,反應(yīng)器A中的滲濾液CODcr濃度和pH值分別為1000mg·L~(-1)和7.0,反應(yīng)器B則為18000mg·L~(-1)和低于6.5;反應(yīng)器A填埋氣體和甲烷的累積產(chǎn)生量分別為2800L和1330L,反應(yīng)器B僅為1470L和600L。這些結(jié)果表明,厭氧水飽和條件與滲濾液回灌條件相比,具有促進(jìn)城市生活垃圾生物降解的作用。滲濾液回灌引起垃圾層快速沉降與壓實(shí),使得填埋氣體難以擴(kuò)散而累積,累積的氣體降低了生物細(xì)胞與液相的接觸面積,即傳質(zhì)受阻,不利于有機(jī)物的生物降解。此外,溫度變化對(duì)填埋氣體的產(chǎn)生過(guò)程具有顯著性影響�；谝陨涎芯拷Y(jié)果,最后提出一種城市生活垃圾快速降解處理系統(tǒng)。 (2)將生活垃圾分類收集、資源回收與填埋處置相結(jié)合,借助自行設(shè)計(jì)和建設(shè)的兩座庫(kù)容為150m~3的垃圾填埋單元,分析了垃圾分類收集對(duì)填埋庫(kù)容節(jié)省量和填埋初期降解特征的影響。結(jié)果顯示,城市生活垃圾經(jīng)過(guò)分類收集,可直接為后續(xù)填埋處置節(jié)省庫(kù)容量約0.573m~3t~(-1)。在18項(xiàng)滲濾液指標(biāo)中,次生垃圾填埋單元有8項(xiàng)(包括Cu~(2+)、Pb~(2+)、色度、TP、SS、Cd~(2+)、Zn~(2+)和Cl~-)高于原始垃圾填埋單元的1.5倍,有5項(xiàng)(包括NH_4~+、TN、Mn、BOD_5和CODcr)略高,有3項(xiàng)(包括pH、TCr和EC)基本相等,僅Fe和DO低于原始垃圾填埋單元。另外,在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,次生垃圾填埋單元的甲烷濃度明顯高于原始垃圾填埋單元。因此,垃圾分類收集不僅可以節(jié)省后續(xù)填埋庫(kù)容量,而且可以加速有機(jī)物的生物降解,加快填埋體產(chǎn)甲烷進(jìn)程。 (3)借助兩套處于不同穩(wěn)定化程度的厭氧型模擬垃圾反應(yīng)器,考察了不同通風(fēng)條件與接種活性污泥對(duì)滲濾液氨氮脫除作用的影響。結(jié)果顯示,在間歇式通風(fēng)條件下,反應(yīng)器中的有機(jī)物與氨氮均得到一定程度的去除。當(dāng)氨氮初始濃度為500-1200mgL~(-1)時(shí),去除率為38%～90%,加長(zhǎng)持續(xù)通風(fēng)時(shí)間可提高氨氮去除率。然而,硝態(tài)氮濃度(＜6.0mgL~(-1))并未隨著氨氮濃度的降低而明顯升高,而氣相冷凝液中卻檢測(cè)到大量的氨氮;接種活性污泥對(duì)氨氮的脫除效果影響不大。其主要原因可能是由于反應(yīng)器中存在高濃度游離氨,它抑制硝化作用,但卻強(qiáng)化氨吹脫作用。因此推測(cè),吹脫作用是垃圾層氨氮脫除的主要途徑。 (4)利用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模垃圾填埋厭氧系統(tǒng),考察了回灌液中硝酸鹽和有機(jī)質(zhì)負(fù)荷對(duì)穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段垃圾反硝化特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,首次投加硝酸鹽后,系統(tǒng)可在48h內(nèi)啟動(dòng)反硝化作用。垃圾層硝酸鹽還原速率隨著硝酸鹽負(fù)荷的提高而逐漸增大,當(dāng)回灌液初始NO_3~--N濃度提高到850mg·L~(-1),NO_3~--N去除速率可達(dá)到35mg·L~(-1)·h~(-1)。垃圾層硝酸鹽還原速率存在明顯的垂直差異,上層垃圾的硝酸鹽還原速率明顯高于下層垃圾的硝酸鹽還原速率。在硝酸鹽負(fù)荷提升過(guò)程中,出現(xiàn)有亞硝酸鹽暫時(shí)累積現(xiàn)象,但亞硝酸鹽最大累積效率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。有機(jī)質(zhì)作為反硝化過(guò)程的電子供體,對(duì)垃圾層反硝化性能具有重要影響,垃圾層內(nèi)源有機(jī)物可在一定范圍內(nèi)補(bǔ)償外源有機(jī)物的不足。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

的下降;此外，城市生活垃圾源頭分類收集等措施，使得資源回收利用率不斷提高，如2001年德國(guó)的回收率達(dá)到48%，美國(guó)則達(dá)到30%。城市生活垃圾綜合管理內(nèi)涵的發(fā)展過(guò)程如圖1一1所示。

含氮有機(jī)化合物。刀萬(wàn)3(ammonia)。刀口2一(nl’trl’te)*刃q一 (nitrate)..……(1一2)基于這一系列生物轉(zhuǎn)化過(guò)程，氮素被用于指示水體污染。在好氧條件下，碳、氮以及硫元素的生物化學(xué)循環(huán)過(guò)程如圖1一2所示。在厭氧條件下，有機(jī)化合物的生物降解由厭氧微生物完成，氧氣則會(huì)對(duì)其產(chǎn)生不利影響。有機(jī)化合物厭氧生物降解方程式如下:q凡從”cq+c從+N萬(wàn)3+非穩(wěn)定性產(chǎn)物....................................……(1一3)從方程式(1一3)可以看出，厭氧生化反應(yīng)的許多末端產(chǎn)物并未達(dá)到生物穩(wěn)定化，可進(jìn)一步被微生物轉(zhuǎn)化。在厭氧條件下，碳、氮以及硫元素的生物化學(xué)循環(huán)過(guò)程如圖1一3所示。nitrogel幻us氮化物‘時(shí)比幾創(chuàng)義幻璐碳化物sulfurous硫化物/尸一—一今~、~一~一一一一一一一聲一一一一一一~、w側(cè)蛇eS廢棄物 deador，功i。動(dòng)位物殘?bào)wdecomPosition分解廠_‘龜，了尹\l產(chǎn)贊一，，，”lProtCins蛋白質(zhì)幾招脂肪 livinganimals動(dòng)物活體 initialPr岡嘴ts初始產(chǎn)物一引廣‘一CoZ}q’’ animallife動(dòng)物體}Prot‘nS蛋白質(zhì)、fa

主導(dǎo)地位)的復(fù)雜而又漫長(zhǎng)的過(guò)程，一般要持續(xù)幾十年甚至上百年。根據(jù)垃圾的分解過(guò)程，大體上可將填埋場(chǎng)穩(wěn)定化過(guò)程分為五個(gè)階段133一】。在每一個(gè)階段，滲濾液和填埋氣體產(chǎn)生速率和特性都存在明顯的差異，如圖1一所示。nitrogenous氮化物c公加naceou‘碳化物sulforous硫化物產(chǎn)尸一一一~一~~一一一-一一-一~、was姍廢棄物 deadorganics動(dòng)植物殘?bào)wdecompesidon分解r_‘椒產(chǎn)了/\I歲夢(mèng)》一，，，’備pro征此蛋白質(zhì)偽匕脂肪 livinganun目s動(dòng)物活體‘n’“篇霎羅}歲‘竺\HZS一有機(jī)艘一{廠’一C偽}r’’an誦目life動(dòng)物體}簇薰翼)黔二。:!{i‘一i“黔(:孩氣目一一.門卜sul6des硫化物Plantl訴植物體C02methane甲烷細(xì)fides硫化物圖1一氮、碳以及硫元素的厭氧循環(huán)132!Fig.1· 3AnaembieNitrogen， CarbonandSulfurCyeles2.2.1好氧降解階段城市生活垃圾進(jìn)入填埋場(chǎng)以后，易降解有機(jī)物首先利用填埋垃圾帶入的氧氣進(jìn)行好氧生物降解，生成COZ、玩O以及小分子有機(jī)物，同時(shí)釋放大量的熱量，引起垃圾層溫度的升高;填埋氣體中CO:濃度也在逐漸升高。在傳統(tǒng)填埋方式下，好氧降解階段通常可以持續(xù)幾個(gè)小時(shí)到l周時(shí)間。2.2.2過(guò)渡階段或水解階段隨著氧氣的消耗填埋層逐漸進(jìn)入?yún)捬鯛顟B(tài)，垃圾降解也由好氧過(guò)程過(guò)渡到厭氧過(guò)程

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2812552