填埋場(chǎng)中鐵的遷移轉(zhuǎn)化對(duì)脫氮的影響和機(jī)理.pdf

1、由于填埋場(chǎng)能夠適應(yīng)不同的垃圾類型和數(shù)量的波動(dòng)并且經(jīng)濟(jì)有效,因此成為了大多數(shù)國(guó)家生活垃圾處理的主要方式。然而,如何解決填埋場(chǎng)處理垃圾過程中氮的二次污染問題一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。為了保護(hù)填埋場(chǎng)周邊的土壤、地下水及地表水環(huán)境,亟待解決填埋場(chǎng)中原位脫氮的理論和技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)源頭消減填埋場(chǎng)氮排放的目的,從而降低滲濾液的處理費(fèi)用和難度。鑒于此,本文以生活垃圾填埋場(chǎng)和滲濾液中含量最高的變價(jià)金屬元素鐵作為研究對(duì)象,展開了以下幾個(gè)方面的研究.首先,針對(duì)總

2、量無法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)鐵的環(huán)境行為的問題,借鑒土壤、海底沉積物、污水處理廠活性污泥的研究方法,研究了鹽酸和草酸-草酸銨對(duì)垃圾中不同價(jià)態(tài)鐵的提取效果及影響因素,并對(duì)提取條件進(jìn)行了初步優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,研究了不同填埋齡垃圾中不同價(jià)態(tài)鐵的含量。其次,以生物反應(yīng)器填埋場(chǎng)為模型系統(tǒng),構(gòu)建了兩種不同運(yùn)行模式的模擬填埋場(chǎng)反應(yīng)器,深入系統(tǒng)的研究了兩種運(yùn)行模式下填埋場(chǎng)中鐵的總量釋放及氧化還原變化規(guī)律,揭示了鐵的不同價(jià)態(tài)與不同形態(tài)之間的關(guān)系。最后,通過研究氮素的去

3、除效果和鐵的價(jià)態(tài)變化規(guī)律,初步揭示了鐵的氧化還原循環(huán)與氮素去除的潛在關(guān)系。論文獲得如下主要研究成果:
　　 (1)正交試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)鹽酸濃度為1 mol·L-1、液固比為100:1、提取時(shí)間為60min、轉(zhuǎn)速為200 rpm和提取溫度為35℃,鹽酸對(duì)垃圾中的亞鐵、三價(jià)鐵和總鐵的提取效果較好。當(dāng)液固比為100:1、提取時(shí)間為12 h、轉(zhuǎn)速為175 rpm和提取溫度為30℃,Tamm's試劑對(duì)垃圾中的亞鐵、三價(jià)鐵和總鐵的提取效果較

4、好。在正交試驗(yàn)所確定的最佳提取條件,鹽酸和Tamm's試劑二種方法對(duì)填埋齡為0-8年的垃圾中亞鐵和三價(jià)鐵均具有較好的提取效果。
　　 (2)不同填埋齡垃圾的基本理化性質(zhì)存在較大差異,垃圾的含水率、有機(jī)質(zhì)和BDM的含量隨著填埋時(shí)間的增加而呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。垃圾經(jīng)過8年的填埋后,垃圾中的有機(jī)質(zhì)和BDM由最初的72.40±1.28％和54.90±0.17%分別下降至15.20±2.93%和3.34±0.74%。鹽酸和Tamm's試劑

5、提取態(tài)亞鐵和總鐵均呈現(xiàn)出隨著垃圾填埋齡的增加而逐漸增加的趨勢(shì),除新鮮垃圾外,四個(gè)陳垃圾樣品中鹽酸提取態(tài)和Tamm's試劑提取態(tài)亞鐵含量之間卻存在著明顯的差異。
　　 (3)不同垃圾組分中的含鐵量存在顯著性差異,灰土和磚瓦類的含鐵量最高(＞30000mg kg-1),廚余類、紙類垃圾次之(10000-30000 mg kg-1),紡織物、木制品和塑料最低(＜10000mg kg-1)。廚余類垃圾占填埋總質(zhì)量的比例較高,是模擬填埋場(chǎng)

6、反應(yīng)器中鐵的主要來源,對(duì)總鐵的貢獻(xiàn)率達(dá)到了45.5%。
　　 (4)不同運(yùn)行模式的模擬填埋場(chǎng)反應(yīng)器滲濾液中總鐵濃度變化趨勢(shì)及累積釋放量存在巨大的差異,傳統(tǒng)衛(wèi)生填埋場(chǎng)反應(yīng)器(CL)滲濾液中總鐵的濃度呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì),而滲濾液回灌型填埋場(chǎng)反應(yīng)器(RL)滲濾液中總鐵的濃度則呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。CL中總鐵的釋放率為1.00%,而RL中總鐵的釋放率則僅為0.14%。
　　 (5)兩個(gè)模擬填埋場(chǎng)反應(yīng)器滲濾液中總鐵與常見的理化指

7、標(biāo)之間并無顯著相關(guān)性。兩個(gè)模擬填埋場(chǎng)反應(yīng)器滲濾液中亞鐵占總鐵的百分比均隨著反應(yīng)器的運(yùn)行而呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì),反應(yīng)器RL滲濾液樣品中亞鐵的比例在63.0%-92.7%內(nèi)變化(平均值為81.0%),反應(yīng)器CL滲濾液樣品中亞鐵的比例在76.0%-98.8%內(nèi)變化(平均值為90.0%)。兩個(gè)模擬填埋場(chǎng)反應(yīng)器滲濾液中溶解態(tài)與顆粒態(tài)鐵占總鐵的變化趨勢(shì)與平均值基本相同,滲濾液中的三價(jià)鐵與顆粒態(tài)鐵均呈顯著正相關(guān)(R2=0.748,RL;R2=0.833