厭氧-準好氧聯(lián)合型生物反應器填埋場穩(wěn)定化規(guī)律及運行策略研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、傳統(tǒng)衛(wèi)生填埋在當前乃至今后相當長一段時間內,都將是我國垃圾處理處置的主要方式。為了克服其滲濾液污染強度高,垃圾穩(wěn)定速率慢,產氣期滯后且歷時較長等不足,生物反應器填埋場迅速成為當前國內外的研究熱點。由于聯(lián)合型生物反應器填埋場能充分結合不同類型(厭氧、好氧、準好氧)生物反應器填埋場的優(yōu)勢,因此受到越來越多學者的關注。但是隨著研究的深入,填埋場穩(wěn)定化速度和投資運行費用的矛盾卻日益凸顯。為此,本文通過結合厭氧生物反應器填埋場(Anaerobic

2、 Bioreactor Landfill,ANBL)和準好氧礦化垃圾生物反應床(Semi-aerobic Aged Refuse Biofilter,SAARB),采用室內模擬實驗的方式,提出并探討了厭氧-準好氧聯(lián)合型生物反應器填埋場(Anaerobic-semiaerobic Bioreactor Landfill,AN-SABL)的污染物去除機理,穩(wěn)定化進程中滲濾液、填埋氣體和固相垃圾的變化規(guī)律,以及運行策略,研究表明:
  

3、 由于AN-SABL內部不但存在新鮮垃圾和礦化垃圾兩種性質截然不同的垃圾類型,而且在空間結構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)的復雜分區(qū),這為不同的微生物提供了多樣化的生長環(huán)境,極大地豐富并提高了AN-SABL內部的微生物類群和數(shù)量,既能使有機物通過好氧和厭氧降解得以快速去除,又能有效地促進各種氮素的相互轉化,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、部分化學作用在不同階段也有不同的脫氮效果。
   經(jīng)過440d的運行,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由于采樣不均,波動較大,但不同模擬柱之間的差別并不明顯;礦化垃圾中有機物含量總體穩(wěn)定,但全氮含量出現(xiàn)一定的積累現(xiàn)象。AN-SABL中ANBL單元的產氣受到了一定的抑制,累積產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到了62.60%、62.67%和57.62%。實驗表明,與ANBL相比,AN

6、-SABL能夠更快地促進垃圾的穩(wěn)定化。
   實驗期間,生活垃圾體沉降明顯,其中ANBL3#單元沉降最大,高達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)有利于有機物的降解,但是后期增大回灌頻率(1 d/次),可促進ANBL單元的產氣,并能提高甲烷含量,有效緩解SAARB單元對ANBL單元產氣的抑制作用。

7、r>   ANBL(單元)的累積產氣量在初始調整階段呈對數(shù)增長,過渡酸化階段呈線性增長,酸化產甲烷階段呈指數(shù)增長。建立的碳素和氮素轉化模型均能較好地模擬二者在實驗期間的變化規(guī)律。其中有機碳降解受到溫度的影響明顯,無論是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能更好地促進碳素和氮素的降解,從而加速填埋場的穩(wěn)定化進程。<

8、br>   在AN-SABL的設計過程中,平面布置可采用ANBL單元和SAARB單元混合布置、分開布置、分開-混合布置等三種方式;同時需加強防滲系統(tǒng)的防滲性能,增大滲濾液和填埋氣導排系統(tǒng)的導排能力。運行過程中,在溫度為30℃,回灌頻率為3d/次,水力負荷為8 L/(m3·d),COD濃度為40000 mg/L(COD負荷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行效果,COD、TN、N

9、H3-N去除率分別能達到99.40%、94.05%、99.52%。在冬季需采取適當?shù)谋卮胧?;回灌頻率在填埋初期以3d/次為宜,后期可適當提高回灌頻率;滲濾液深度處理建議采用活性碳吸附。
   由以上研究結果表明,厭氧-準好氧聯(lián)合型生物反應器填埋場不但比ANBL更快地促進垃圾降解,而且充分利用了SAARB高效的脫氮能力及低廉的建設和運行費用等優(yōu)勢,從而為解決生物反應器填埋場穩(wěn)定化速度和投資運行費用的矛盾提供了一條新思路,并有利于

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