東北地區(qū)垃圾堆場(chǎng)的垃圾降解行為及穩(wěn)定化研究.pdf

1、目前，垃圾堆場(chǎng)在我國(guó)的垃圾處理方式中仍占很大比例，我國(guó)大多數(shù)城市周圍都存在著垃圾堆場(chǎng)。這些垃圾堆場(chǎng)不僅占用大量土地、經(jīng)常發(fā)生火災(zāi)和爆炸等安全事故，而且對(duì)環(huán)境的污染與影響非常嚴(yán)重。
　　本文以哈爾濱市為例，通過(guò)模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)采樣分析，對(duì)東北地區(qū)城市生活垃圾堆場(chǎng)中固體垃圾的有機(jī)質(zhì)、生物可降解物（BDM）、總糖、粗纖維及重金屬等指標(biāo)和垃圾滲濾液水質(zhì)（COD、BOD、可生化性和氨氮）隨時(shí)間的變化規(guī)律以及垃圾堆場(chǎng)的穩(wěn)定化狀況進(jìn)行了一系列深入

2、的研究，建立了垃圾滲濾液和固體成分各個(gè)指標(biāo)的動(dòng)力學(xué)模型，分析、比較了影響垃圾穩(wěn)定化的關(guān)鍵因素，并據(jù)此對(duì)哈爾濱市的垃圾穩(wěn)定化時(shí)間進(jìn)行了預(yù)測(cè)。同時(shí)，本文還利用基因擴(kuò)增——變性梯度凝膠電泳（PCR-DGGE）技術(shù)對(duì)模擬堆場(chǎng)條件下的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。
　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)部分分別采集了哈爾濱市的四個(gè)垃圾堆場(chǎng)的垃圾，并且對(duì)不同堆放時(shí)間的垃圾中有機(jī)質(zhì)、生物可降解物、總糖和粗纖維以及重金屬等指標(biāo)進(jìn)行分析，研究各個(gè)指標(biāo)與堆放時(shí)間的關(guān)系。結(jié)果表明：

3、垃圾在堆放10年后，垃圾中有機(jī)質(zhì)、BDM、總糖、粗纖維分別減少了50.77％、43.34%、83.38%、24.49%。通過(guò)對(duì)東部垃圾場(chǎng)和王崗垃圾場(chǎng)的垃圾進(jìn)行挖掘試驗(yàn)，對(duì)兩個(gè)垃圾堆場(chǎng)的不同堆放深度的垃圾中有機(jī)質(zhì)、生物可降解物和重金屬等指標(biāo)進(jìn)行分析，研究各個(gè)指標(biāo)與堆放深度之間的關(guān)系。結(jié)果表明：固體垃圾有機(jī)質(zhì)、BDM、總糖和粗纖維隨垃圾堆放時(shí)間的增加而呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，垃圾中有機(jī)質(zhì)和BDM降解速度隨垃圾堆放的深度增加而減緩。
　　通過(guò)實(shí)

4、驗(yàn)室模擬試驗(yàn)研究環(huán)境溫度對(duì)生活垃圾降解的影響，模擬試驗(yàn)溫度控制在40℃條件下其垃圾滲濾液各指標(biāo)和固體垃圾成分各指標(biāo)達(dá)到最大值需要的時(shí)間分別比19℃條件下縮短10天和10～20天，結(jié)果表明試驗(yàn)范圍內(nèi)環(huán)境溫度的升高可以縮短垃圾降解的啟動(dòng)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)中40℃試驗(yàn)組的垃圾中有機(jī)質(zhì)和BDM降解率分別是19℃試驗(yàn)組降解率的1.41倍和1.22倍。
　　論文通過(guò)模擬垃圾堆場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)不同環(huán)境條件下垃圾堆場(chǎng)中的垃圾降解行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明

5、：自然環(huán)境條件試驗(yàn)的滲濾液和固體成分指標(biāo)的降解速度均比人工模擬條件試驗(yàn)裝置快。自然環(huán)境條件下垃圾滲濾液的COD、BOD的降解率以及氨氮的轉(zhuǎn)化率分別是人工模擬降水條件試驗(yàn)降解率的1.39倍、1.10倍和1.60倍；自然環(huán)境條件下垃圾中有機(jī)質(zhì)、BDM的降解率分別是人工模擬降水條件試驗(yàn)降解率的1.29倍和1.60倍。通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，除環(huán)境溫度外，天然降水、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和溶解氧、微生物以及降解過(guò)程中釋放的熱量散失等因素對(duì)垃圾滲濾液和固體垃圾中有機(jī)

6、質(zhì)和BDM的降解均產(chǎn)生重要影響。
　　利用PCR-DGGE技術(shù)，對(duì)人工模擬條件試驗(yàn)裝置和自然環(huán)境條件試驗(yàn)裝置的兩個(gè)垃圾層內(nèi)的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示兩個(gè)模擬試驗(yàn)裝置內(nèi)均有著比較豐富的細(xì)菌群落多樣性。四個(gè)不同樣品內(nèi)存在共同的菌種，而每個(gè)樣品又存在各自比較優(yōu)勢(shì)的菌種。通過(guò) DGGE圖譜的豐富度分析，發(fā)現(xiàn)自然環(huán)境條件試驗(yàn)裝置內(nèi)的菌群多樣性明顯高于人工模擬降水條件試驗(yàn)裝置，而下層垃圾堆層的菌群種類多于上層垃圾堆層。通過(guò) DGGE

7、圖譜的相似性分析，發(fā)現(xiàn)人工模擬條件試驗(yàn)裝置與自然環(huán)境條件試驗(yàn)裝置內(nèi)的微生物由于所處的大環(huán)境不同，導(dǎo)致微生物種群差異很大。但隨著堆放深度的增加，不同垃圾堆體內(nèi)菌群相似性卻明顯隨之增加。
　　基于生化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程[C]=C0eKt，對(duì)模擬試驗(yàn)、垃圾堆場(chǎng)試驗(yàn)的垃圾滲濾液和固體垃圾成分各指標(biāo)隨堆放時(shí)間的變化情況進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合，得到各指標(biāo)的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)擬合方程，并且得出哈爾濱的滲濾液達(dá)到穩(wěn)定化（COD≤100mg/L，BOD≤30mg/L，