论文部分内容阅读
传统卫生填埋是我国城市生活垃圾目前的主要处置方式,占到垃圾处置总量的80%以上。而生物反应器填埋方式在加速垃圾降解、改善外排渗滤液水质方面的优势使其成为研究热点及填埋发展方向。 但是厌氧生物反应器填埋在处理餐厨垃圾占比较高的生活垃圾方面效果不佳。主要原因在于餐厨垃圾中含有的大量易降解有机物在厌氧环境下会迅速转化为酸性物质,转变填埋环境为酸性环境,导致微生物活动受到抑制,填埋垃圾曾长期处于酸化阶段。本研究针对我国生活垃圾特点,构造了一种新型填埋方式——好氧-厌氧混合生物反应器,通过渗滤液在好氧/厌氧垃圾层间的循环,避免“青贮”现象的产生,以实现原位处理渗滤液同时加速垃圾甲烷化代谢的作用。 本研究主要通过模拟填埋柱实验,从渗滤液原位处理和加速垃圾甲烷化代谢两个方面考察了混合生物反应器填埋的效果。 在渗滤液原位处理方面,重点探讨了厌氧反应器以及不同曝气时长下混合反应器在加速渗滤液有机污染物、含氮物质、重金属的衰减以及加速垃圾降解方面的效果。试验共设置4根填埋柱,其中厌氧生物反应器(C)为对照,混合生物反应器(A1、A2、A3)为实验组。各反应器每天回灌渗滤液,A1、A2、A3曝气时间分别设为2 h/d,4 h/d和8h/d。通过300天的运行,混合反应器渗滤液COD、BOD5均已降至较低水平,相比实验初期缩减幅度达到95%以上,且不同曝气强度对混合反应器加速渗滤液有机污染物衰减的影响不显著。 相比厌氧反应器,混合生物反应器在加速渗滤液中含氮物质的衰减方面有较大优势,且曝气时长会对含氮物质的去除产生显著影响。在实验进行到80天、120天、250天时,采用不同曝气时长的混合反应器渗滤液氨氮浓度相继开始降低,曝气时长越长,衰减越迅速。至实验结束时,每天曝气时长较长的混合反应器A2和A3氨氮浓度分别降至53 mg/L和37 mg/L,远低于同时期的厌氧反应器C及曝气强度最低的混合反应器A1。且通过对不同途径氨氮衰减量的分析表明,混合反应器填埋方式下,氨氮的去除主要途径为硝化反硝化,吹脱所占比例较低。 在渗滤液原位处理研究的基础上,进一步探讨了混合反应器对垃圾甲烷化代谢的影响。共设置3根实验室模拟生物反应器,分别模拟原液回灌(C)、渗滤液好氧预处理后回灌(B1)和混合生物反应器(B2)三种填埋方式,重点研究了不同填埋方式下的填埋气产气规律。结果表明,C甲烷浓度经历短暂上升,达到19.5%后开始逐渐降低,产甲烷速率和产甲烷总量均很低;B1甲烷浓度逐渐上升,在第121 d时甲烷浓度达到50%,产甲烷最高速率和产甲烷总量分别为307.2 mL/kg/d和25.2 L/kg。在停止上部垃圾层通风曝气后,B2甲烷浓度迅速上升,在81 d时甲烷浓度便达到50%以上,最大产甲烷速率和产甲烷总量分别为218.5 mL/kg/d和16.0 L/kg。对各模拟柱填埋气可回收性评价结果表明,B2填埋气可回收利用比例最高,B1略低,C在试验期间内则无可回收利用气体产生。分析认为,借助好氧垃圾层对酸性渗滤液的调节,厌氧垃圾层可迅速转变为有利于产甲烷菌活动的环境条件。