垃圾焚烧渗沥液含有高浓度有机物,同时具有良好的可生化性,因此一般采用厌氧产甲烷反应器进行处理以去除高浓度有机物,目前垃圾焚烧渗沥液的厌氧处理取得了不错的成效,但是也面临一些问题:传统厌氧工艺处理垃圾焚烧渗沥液的效率不高,在高有机负荷下难以稳定运行;厌氧处理效果差,垃圾焚烧渗沥液经过传统厌氧工艺处理后,出水中仍然含有大量挥发性脂肪酸;难降解有机物去除率低,传统厌氧处理工艺对垃圾焚烧渗沥液中大分子难降解有机质降解效果较差,大分子有机物(如富里酸)不仅会在厌氧过程中影响甲烷产率,同时出水中残余富里酸对后续处理工艺产生不利影响。针对厌氧处理垃圾焚烧渗沥液过程中存在的问题,本文拟采用功能菌和微生物电解池技术强化厌氧反应器的处理效果,改善和缓解上述问题。本文根据垃圾焚烧渗沥液的特点,首先从厌氧反应器中筛选出COD(化学需氧量)降解能力较好且具有一定耐盐性的功能菌,对功能菌进行了种属分类(S1属于Bacillus,S2 属于 Clostridium,S3 属于Enterobacter)并研究了温度、接种 pH 和接种量对功能菌生长状况的影响,确定S1,S2,S3的最佳生长温度分别为35℃、35℃和25℃,最适接种pH分别为6、6和8,接种量均以10%为宜;然后通过功能菌复配实验筛选出COD降解性能最好的功能菌群为R2(S1:S2=1:2);静态试验结果显示,垃圾焚烧渗沥液进水COD为24,980 mg/L时,功能菌群的COD去除率达到54.2%,比厌氧污泥的处理效果(21.1%)提高33.2%;在连续流UASB反应器中接种10%功能菌群,反应器的COD去除率和甲烷产量分别提升5%和27.9 mmol/d,同时大分子有机质的降解也得到改善,出水中大分子有机物(分子量大于20k Da)的比例比对照反应器降低了 15%。本文采用微生物电解池技术强化序批式厌氧反应器处理垃圾焚烧渗沥液,实验发现:序批式厌氧反应器耦合微生物电解池处理垃圾焚烧渗沥液可以提升COD的去除效果(8.7%)和甲烷产量(44.3%),同时微生物电解池可以改善序批式厌氧反应器对高有机负荷的适应性,在进水有机负荷提升的情况下可以更快的进入稳定运行状态;序批式厌氧反应器耦合微生物电解池可以显著的强化垃圾焚烧渗沥液中大分子有机物的降解,降低厌氧出水中大分子有机物的比例。在进水COD为10,000 mg/L时,垃圾焚烧渗沥液经过微生物电解池处理后,出水中的大分子有机物比例比对照反应器降低25.4%,相应的去除率提高15%;序批式厌氧反应器耦合微生物电解池可以富集产电菌Desulfuromondales和Geobacter,从而促进脂肪酸和芳香类难降解有机物的利用;同时可以富集甲烷八叠球菌Methanosarcina和甲烷螺菌Methanospirillum,强化其与产电菌之间进行种间直接或者间接电子传递,进而促进产甲烷;通过能量计算可以发现,微生物电解池增产甲烷对应的化学能比维持微生物电解池运行损耗的电能高出0.88-4.0 kJ,有效实现能量回收。同时实验发现,厌氧反应器在进水COD为20,000 mg/L时崩溃,分析其原因可能是由于电极材料表面积较小,当进水有机负荷过高时,电极不足以为有机质的氧化还原反应和微生物生长提供足够的表面积,导致阳极氧化效率降低。因此,本文分别采用碳布、碳纤维和碳棒三种具有不同比表面的材料作为电极,研究电极材料对微生物电解池处理性能的影响。实验结果显示与碳布和碳棒电极相比,碳纤维微生物电解池在高负荷进水条件下(COD浓度31,883 mg/L)能够保持良好的运行效果,COD去除率分别提高了 8.3%和43.1%,厌氧出水中大分子有机物的比例分别降低4.3%和12.7%,甲烷产量分别提高了48 mmol/d和161 mmol/d,甲烷转化率分别提升4.1%和17.0%,因此产生的能量收益达到2710 kJ;同时在进水COD浓度为40,000 mg/L的条件下,碳纤维仍能保持48%的COD去除率,高于其他反应器,证明电极材料的比表面积对微生物电解池的性能有显著的影响,合适的电极(碳纤维)可以改善反应器对垃圾焚烧渗沥液有机负荷的耐受性。最后,本文采用功能菌群和微生物电解池共同强化厌氧反应器,研究发现两种强化措施共同作用以后,反应器可以在进水有机负荷为32.6 kg/(m3d)时提前一周进入稳定运行,同时最终COD去除率比单独采用功能菌群或微生物电解池分别提高8%和3%;甲烷产量提高37%(130 mmol/d)和15%(49 mmol/d),挥发酸的降解也得到改善。