厭氧-準(zhǔn)好氧聯(lián)合型生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)穩(wěn)定化規(guī)律及運(yùn)行策略研究.pdf

1、傳統(tǒng)衛(wèi)生填埋在當(dāng)前乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，都將是我國(guó)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(shí)較長(zhǎng)等不足，生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)迅速成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。由于聯(lián)合型生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)能充分結(jié)合不同類(lèi)型(厭氧、好氧、準(zhǔn)好氧)生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，因此受到越來(lái)越多學(xué)者的關(guān)注。但是隨著研究的深入，填埋場(chǎng)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(guò)結(jié)合厭氧生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)(Anaerobic

2、 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(shí)驗(yàn)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(chǎng)(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：
　　

3、 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(lèi)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(zhǎng)環(huán)境，極大地豐富并提高了AN-SABL內(nèi)部的微生物類(lèi)群和數(shù)量，既能使有機(jī)物通過(guò)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、

4、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(guò)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(shí)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

5、。生活垃圾的固相指標(biāo)由于采樣不均，波動(dòng)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(shí)驗(yàn)表明，與ANBL相比，AN

6、-SABL能夠更快地促進(jìn)垃圾的穩(wěn)定化。
　　 實(shí)驗(yàn)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(1 d/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(duì)ANBL單元產(chǎn)氣的抑制作用。

7、r>　　 ANBL(單元)的累積產(chǎn)氣量在初始調(diào)整階段呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)，過(guò)渡酸化階段呈線性增長(zhǎng)，酸化產(chǎn)甲烷階段呈指數(shù)增長(zhǎng)。建立的碳素和氮素轉(zhuǎn)化模型均能較好地模擬二者在實(shí)驗(yàn)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(wú)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(chǎng)的穩(wěn)定化進(jìn)程。<

8、br>　　 在AN-SABL的設(shè)計(jì)過(guò)程中，平面布置可采用ANBL單元和SAARB單元混合布置、分開(kāi)布置、分開(kāi)-混合布置等三種方式；同時(shí)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(guò)程中，在溫度為30℃，回灌頻率為3d/次，水力負(fù)荷為8 L/(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、N

9、H3-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(chǎng)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(shì)，從而為解決生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)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