隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和城市人口的增加,城市生活垃圾產(chǎn)生量日益增長。衛(wèi)生填埋作為我國城市生活垃圾的主要處理手段將長期存在。然而,填埋垃圾穩(wěn)定化緩慢以及滲濾液和填埋氣體引起的環(huán)境污染已經(jīng)引起社會的普遍關注。論文以城市生活垃圾生物降解和滲濾液原位脫氮為研究對象,通過實驗室與填埋現(xiàn)場模擬試驗,研究了厭氧水飽和與滲濾液回灌條件下的垃圾降解過程、分類收集對垃圾填埋初期降解特性的影響、垃圾填埋層的生物脫氮特性,推斷填埋體機械壓實、填埋氣體累積是滲濾液回灌操作導致填埋垃圾生物降解過程受阻的主要原因,提出了城市生活垃圾厭氧水飽和快速降解新技術,探明了厭氧條件下垃圾填埋層的反硝化能力及其垂直性差異。研究結(jié)果對生物反應器垃圾填埋技術以及原位脫氮技術的發(fā)展與應用具有指導作用。具體研究結(jié)果如下: (1)利用模擬生物反應器,重點研究了城市生活垃圾在厭氧水飽和條件下(反應器A)與滲濾液回灌條件下(反應器B)的降解特征。結(jié)果顯示,經(jīng)過420d的降解,反應器A中的滲濾液CODcr濃度和pH值分別為1000mg·L~(-1)和7.0,反應器B則為18000mg·L~(-1)和低于6.5;反應器A填埋氣體和甲烷的累積產(chǎn)生量分別為2800L和1330L,反應器B僅為1470L和600L。這些結(jié)果表明,厭氧水飽和條件與滲濾液回灌條件相比,具有促進城市生活垃圾生物降解的作用。滲濾液回灌引起垃圾層快速沉降與壓實,使得填埋氣體難以擴散而累積,累積的氣體降低了生物細胞與液相的接觸面積,即傳質(zhì)受阻,不利于有機物的生物降解。此外,溫度變化對填埋氣體的產(chǎn)生過程具有顯著性影響�；谝陨涎芯拷Y(jié)果,最后提出一種城市生活垃圾快速降解處理系統(tǒng)。 (2)將生活垃圾分類收集、資源回收與填埋處置相結(jié)合,借助自行設計和建設的兩座庫容為150m~3的垃圾填埋單元,分析了垃圾分類收集對填埋庫容節(jié)省量和填埋初期降解特征的影響。結(jié)果顯示,城市生活垃圾經(jīng)過分類收集,可直接為后續(xù)填埋處置節(jié)省庫容量約0.573m~3t~(-1)。在18項滲濾液指標中,次生垃圾填埋單元有8項(包括Cu~(2+)、Pb~(2+)、色度、TP、SS、Cd~(2+)、Zn~(2+)和Cl~-)高于原始垃圾填埋單元的1.5倍,有5項(包括NH_4~+、TN、Mn、BOD_5和CODcr)略高,有3項(包括pH、TCr和EC)基本相等,僅Fe和DO低于原始垃圾填埋單元。另外,在整個試驗過程中,次生垃圾填埋單元的甲烷濃度明顯高于原始垃圾填埋單元。因此,垃圾分類收集不僅可以節(jié)省后續(xù)填埋庫容量,而且可以加速有機物的生物降解,加快填埋體產(chǎn)甲烷進程。 (3)借助兩套處于不同穩(wěn)定化程度的厭氧型模擬垃圾反應器,考察了不同通風條件與接種活性污泥對滲濾液氨氮脫除作用的影響。結(jié)果顯示,在間歇式通風條件下,反應器中的有機物與氨氮均得到一定程度的去除。當氨氮初始濃度為500-1200mgL~(-1)時,去除率為38%～90%,加長持續(xù)通風時間可提高氨氮去除率。然而,硝態(tài)氮濃度(＜6.0mgL~(-1))并未隨著氨氮濃度的降低而明顯升高,而氣相冷凝液中卻檢測到大量的氨氮;接種活性污泥對氨氮的脫除效果影響不大。其主要原因可能是由于反應器中存在高濃度游離氨,它抑制硝化作用,但卻強化氨吹脫作用。因此推測,吹脫作用是垃圾層氨氮脫除的主要途徑。 (4)利用實驗室規(guī)模垃圾填埋厭氧系統(tǒng),考察了回灌液中硝酸鹽和有機質(zhì)負荷對穩(wěn)定產(chǎn)甲烷階段垃圾反硝化特性的影響。實驗結(jié)果顯示,首次投加硝酸鹽后,系統(tǒng)可在48h內(nèi)啟動反硝化作用。垃圾層硝酸鹽還原速率隨著硝酸鹽負荷的提高而逐漸增大,當回灌液初始NO_3~--N濃度提高到850mg·L~(-1),NO_3~--N去除速率可達到35mg·L~(-1)·h~(-1)。垃圾層硝酸鹽還原速率存在明顯的垂直差異,上層垃圾的硝酸鹽還原速率明顯高于下層垃圾的硝酸鹽還原速率。在硝酸鹽負荷提升過程中,出現(xiàn)有亞硝酸鹽暫時累積現(xiàn)象,但亞硝酸鹽最大累積效率呈現(xiàn)下降趨勢。有機質(zhì)作為反硝化過程的電子供體,對垃圾層反硝化性能具有重要影響,垃圾層內(nèi)源有機物可在一定范圍內(nèi)補償外源有機物的不足。
【學位單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2008
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

的下降;此外，城市生活垃圾源頭分類收集等措施，使得資源回收利用率不斷提高，如2001年德國的回收率達到48%，美國則達到30%。城市生活垃圾綜合管理內(nèi)涵的發(fā)展過程如圖1一1所示。

含氮有機化合物。刀萬3(ammonia)。刀口2一(nl’trl’te)*刃q一 (nitrate)..……(1一2)基于這一系列生物轉(zhuǎn)化過程，氮素被用于指示水體污染。在好氧條件下，碳、氮以及硫元素的生物化學循環(huán)過程如圖1一2所示。在厭氧條件下，有機化合物的生物降解由厭氧微生物完成，氧氣則會對其產(chǎn)生不利影響。有機化合物厭氧生物降解方程式如下:q凡從”cq+c從+N萬3+非穩(wěn)定性產(chǎn)物....................................……(1一3)從方程式(1一3)可以看出，厭氧生化反應的許多末端產(chǎn)物并未達到生物穩(wěn)定化，可進一步被微生物轉(zhuǎn)化。在厭氧條件下，碳、氮以及硫元素的生物化學循環(huán)過程如圖1一3所示。nitrogel幻us氮化物‘時比幾創(chuàng)義幻璐碳化物sulfurous硫化物/尸一—一今~、~一~一一一一一一一聲一一一一一一~、w側(cè)蛇eS廢棄物 deador，功i。動位物殘體decomPosition分解廠_‘龜，了尹\l產(chǎn)贊一，，，”lProtCins蛋白質(zhì)幾招脂肪 livinganimals動物活體 initialPr岡嘴ts初始產(chǎn)物一引廣‘一CoZ}q’’ animallife動物體}Prot‘nS蛋白質(zhì)、fa

主導地位)的復雜而又漫長的過程，一般要持續(xù)幾十年甚至上百年。根據(jù)垃圾的分解過程，大體上可將填埋場穩(wěn)定化過程分為五個階段133一】。在每一個階段，滲濾液和填埋氣體產(chǎn)生速率和特性都存在明顯的差異，如圖1一所示。nitrogenous氮化物c公加naceou‘碳化物sulforous硫化物產(chǎn)尸一一一~一~~一一一-一一-一~、was姍廢棄物 deadorganics動植物殘體decompesidon分解r_‘椒產(chǎn)了/\I歲夢》一，，，’備pro征此蛋白質(zhì)偽匕脂肪 livinganun目s動物活體‘n’“篇霎羅}歲‘竺\HZS一有機艘一{廠’一C偽}r’’an誦目life動物體}簇薰翼)黔二。:!{i‘一i“黔(:孩氣目一一.門卜sul6des硫化物Plantl訴植物體C02methane甲烷細fides硫化物圖1一氮、碳以及硫元素的厭氧循環(huán)132!Fig.1· 3AnaembieNitrogen， CarbonandSulfurCyeles2.2.1好氧降解階段城市生活垃圾進入填埋場以后，易降解有機物首先利用填埋垃圾帶入的氧氣進行好氧生物降解，生成COZ、玩O以及小分子有機物，同時釋放大量的熱量，引起垃圾層溫度的升高;填埋氣體中CO:濃度也在逐漸升高。在傳統(tǒng)填埋方式下，好氧降解階段通�？梢猿掷m(xù)幾個小時到l周時間。2.2.2過渡階段或水解階段隨著氧氣的消耗填埋層逐漸進入?yún)捬鯛顟B(tài)，垃圾降解也由好氧過程過渡到厭氧過程

【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 韓智勇;劉丹;李啟彬;;厭氧-準好氧聯(lián)合型生物反應器填埋場產(chǎn)氣規(guī)律的研究[J];環(huán)境科學;2012年06期

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1 韓智勇;劉丹;李啟彬;;厭氧-準好氧聯(lián)合型生物反應器填埋場產(chǎn)氣規(guī)律的研究[A];四川省環(huán)境科學學會二0一一年學術年會論文集[C];2011年

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1 韓智勇;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[D];西南交通大學;2011年

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1 劉娟;垃圾填埋場穩(wěn)定化進程核心表征指標研究[D];清華大學;2011年

本文編號：2812552