基于生物反應器的城市生活垃圾快速降解與滲濾液原位脫氮特性研究.pdf

1、隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和城市人口的增加，城市生活垃圾產(chǎn)生量日益增長。衛(wèi)生填埋作為我國城市生活垃圾的主要處理手段將長期存在。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)引起社會的普遍關注。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象，通過實驗室與填埋現(xiàn)場模擬試驗，研究了厭氧水飽和與滲濾液回灌條件下的垃圾降解過程、分類收集對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，推斷填埋體機械壓實、填埋氣體累積是滲濾

2、液回灌操作導致填埋垃圾生物降解過程受阻的主要原因，提出了城市生活垃圾厭氧水飽和快速降解新技術，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。研究結果對生物反應器垃圾填埋技術以及原位脫氮技術的發(fā)展與應用具有指導作用。具體研究結果如下： (1)利用模擬生物反應器，重點研究了城市生活垃圾在厭氧水飽和條件下(反應器A)與滲濾液回灌條件下(反應器B)的降解特征。結果顯示，經(jīng)過420 d的降解，反應器A中的滲濾液CODcr濃度和pH

3、值分別為1000 mg·L-1和7.0，反應器B則為18000 mg·L-1和低于6.5；反應器A填埋氣體和甲烷的累積產(chǎn)生量分別為2800 L和1330 L，反應器B僅為1470 L和600 L。這些結果表明，厭氧水飽和條件與滲濾液回灌條件相比，具有促進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，使得填埋氣體難以擴散而累積，累積的氣體降低了生物細胞與液相的接觸面積，即傳質(zhì)受阻，不利于有機物的生物降解。此外，溫度變化對

4、填埋氣體的產(chǎn)生過程具有顯著性影響?；谝陨涎芯拷Y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合，借助自行設計和建設的兩座庫容為150 m3的垃圾填埋單元，分析了垃圾分類收集對填埋庫容節(jié)省量和填埋初期降解特征的影響。結果顯示，城市生活垃圾經(jīng)過分類收集，可直接為后續(xù)填埋處置節(jié)省庫容量約0.573 m3 t-1。在18項滲濾液指標中，次生垃圾填埋單元有8項(包括Cu2+、Pb2+、色

5、度、TP、SS、Cd2+、Zn2+和Cl-)高于原始垃圾填埋單元的1.5倍，有5項(包括NH4+、TN、Mn、BOD5和CODcr)略高，有3項(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，在整個試驗過程中，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)填埋庫容量，而且可以加速有機物的生物降解，加快填埋體產(chǎn)甲烷進程。 (3)借助兩套處于不同穩(wěn)定化程度的厭氧型模

6、擬垃圾反應器，考察了不同通風條件與接種活性污泥對滲濾液氨氮脫除作用的影響。結果顯示，在間歇式通風條件下，反應器中的有機物與氨氮均得到一定程度的去除。當氨氮初始濃度為500-1200 mg L-1時，去除率為38％~90％，加長持續(xù)通風時間可提高氨氮去除率。然而，硝態(tài)氮濃度(<6.O mg L-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到大量的氨氮；接種活性污泥對氨氮的脫除效果影響不大。其主要原因可能是由于反應器中存在高濃

7、度游離氨，它抑制硝化作用，但卻強化氨吹脫作用。因此推測，吹脫作用是垃圾層氨氮脫除的主要途徑。 (4)利用實驗室規(guī)模垃圾填埋厭氧系統(tǒng)，考察了回灌液中硝酸鹽和有機質(zhì)負荷對穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段垃圾反硝化特性的影響。實驗結果顯示，首次投加硝酸鹽后，系統(tǒng)可在48 h內(nèi)啟動反硝化作用。垃圾層硝酸鹽還原速率隨著硝酸鹽負荷的提高而逐漸增大，當回灌液初始NO3--N濃度提高到850 mg.L-1，NO3--N去除速率可達到35 mg.L-1.h-1。垃