太陽能生物反應器用于粉煤灰、爐渣和生活垃圾共處置性能研究.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟的快速增長，2008年底全國655個城市生活垃圾清運量達1．52億噸，粉煤灰、爐渣排放量達到1．6億噸，歷年庫存約11億噸，占地達到50萬畝。如此大量的生活垃圾、粉煤灰、爐渣的產(chǎn)生、排放是我國目前面臨的嚴重環(huán)境問題。同時我國常規(guī)化石能源日益緊張，國家正積極提倡發(fā)展生物質(zhì)能源。發(fā)展生物反應器垃圾填埋技術，既可解決大量生活垃圾的出路問題、減少其對環(huán)境的不利影響，又開辟了新的生物質(zhì)能來源，是緩解我國常規(guī)能源緊張狀況的新途徑。

2、>　　 本研究首次利用生物反應器對生活垃圾、粉煤灰和爐渣共置處理進行模擬試驗研究。首先對比研究了添加粉煤灰、爐渣后對生物反應器填埋垃圾降解率、產(chǎn)甲烷量、滲濾液濃度等方面的變化，進而深入研究了添加粉煤灰、爐渣后提高生物反應器垃圾降解效率及甲烷產(chǎn)量等方面的作用，闡明了粉煤灰、爐渣提高生物反應器性能的機理，為解決生活垃圾及粉煤灰、爐渣問題提供新的方式途徑，以達到以廢治廢目的。
　　 同時首次利用太陽能復合增溫系統(tǒng)與生物反應器結(jié)合，對

3、比研究了在晝夜更替、四季變化的自然條件下，太陽能復合增溫系統(tǒng)對生物反應器增溫、保溫效果，以及太陽能生物反應器對粉煤灰和生活垃圾共置處理的產(chǎn)氣效果，以達到生物反應器穩(wěn)定高效運行目的，并對太陽能生物反應器系統(tǒng)能效模型進行了研究，對系統(tǒng)能量進行了模擬分析和能量衡算。研究獲得如下主要結(jié)論：
　　 1、通過模擬實驗，對常規(guī)衛(wèi)生填埋(Sanitary landfill SL)和生物反應器填埋(Bioreactor landfill BL)處

4、理生活垃圾進行考察，著重研究了生物反應器對粉煤灰和生活垃圾共置處理的性能，對生物反應器降解效率和產(chǎn)氣量行了對比試驗。試驗設計了4個反應器，其中，模擬SL沒有任何控制措施，模擬BL1、BL2和BL3進行滲濾液循環(huán)回灌；SL與BL1裝填生活垃圾，BL2裝填生活垃圾和粉煤灰，BL3裝填生活垃圾和爐渣。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加粉煤灰、爐渣對提高生物反應器垃圾填埋處理效果作用十分突出，共置處理效果顯著好于生活垃圾單一處理的BLl，總產(chǎn)氣量提高5．9～7．8

5、倍，最高日產(chǎn)氣量提高10倍，甲烷含量可提高2倍以上，滲濾液COD濃度降低60％以上，可增加11．7％的填埋空間。
　　 2、對粉煤灰、爐渣和垃圾共置處理提高生物反應器性能的機制進行了研究。通過模擬試驗，研究了粗、細粉煤灰及爐渣三種物質(zhì)對pH、重金屬、COD的調(diào)節(jié)、吸附性能，以及添加粉煤灰、爐渣后，垃圾滲濾液在反應器內(nèi)部垂直、水平方向的滲透分布變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，粉煤灰、爐渣可調(diào)節(jié)生物反應器內(nèi)酸堿度，有效去除重金屬離子，在垂直方向上可

6、延長滲濾液在反應器中停留時間4～5倍，在水平方向上起到均布調(diào)節(jié)作用，減少生物反應器內(nèi)縫隙短流和沖刷現(xiàn)象，有效改善水分及營養(yǎng)物質(zhì)在生物反應器內(nèi)的空間分布，對提高生物反應器填埋處理效果有著顯著作用。
　　 3、為了實現(xiàn)在自然環(huán)境條件下生物反應器穩(wěn)定高效運行，提出了利用溫室—太陽能熱水器復合增溫系統(tǒng)對生物反應器增溫、保溫。通過對比試驗證明，太陽能復合增溫系統(tǒng)可有效提高生物反應器降解效率，與自然條件下無增溫措施的生物反應器相比，在春、夏

7、、秋三季，太陽能生物反應器內(nèi)溫度分別提高了13．0℃～28．5℃、15．0℃～26．5℃和10．7℃～12．2℃，累積產(chǎn)氣量分別提高了198％、106％、143％。太陽能復合增溫系統(tǒng)能在冬季維持生物反應器的正常運行。
　　 4、對太陽能生物反應器系統(tǒng)能量的傳遞以及凈能量進行了模型研究。經(jīng)過模擬計算得出，春、夏、秋三季太陽能復合增溫系統(tǒng)在無外加能量的情況下即可以滿足生物反應器厭氧消化的溫度需求，其中太陽能溫室占總增溫效果的比例分別