【摘 要】
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卫生填埋场收集填埋气体的主要方法是通过导气石笼将填埋库区产生的填埋气体导出,再经过集气管网收集在集气箱内。填埋气体经过净化后可用于发电或火炬燃烧。目前,收集填埋气体面临的问题是:（1）填埋气体若不及时导排会导致堆体压力过大,增加安全隐患;（2）填埋库区由于密封性问题容易造成填埋气体自然逸散,导致填埋场附近空气环境恶化,增加温室气体的排放量;（3）该方法收集的填埋气体是由不同填埋龄垃圾分解产生的混合
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卫生填埋场收集填埋气体的主要方法是通过导气石笼将填埋库区产生的填埋气体导出,再经过集气管网收集在集气箱内。填埋气体经过净化后可用于发电或火炬燃烧。目前,收集填埋气体面临的问题是:（1）填埋气体若不及时导排会导致堆体压力过大,增加安全隐患;（2）填埋库区由于密封性问题容易造成填埋气体自然逸散,导致填埋场附近空气环境恶化,增加温室气体的排放量;（3）该方法收集的填埋气体是由不同填埋龄垃圾分解产生的混合气体,混合着垃圾降解初期产生的N2、CO2、垃圾降解中期产生的NH3、H2S等恶臭性气体和垃圾降解后期产生的CH4、H2等还原性气体,气体组分复杂导致回收利用难度高。本次研究针对上述收集填埋气体时面临的问题,提出利用渗滤液淋洗填埋初期的新鲜垃圾,处于水解阶段的垃圾经淋洗后,渗滤液携带垃圾水解的可溶性小分子有机污染物开始场外发酵,场外发酵过程中可以回收CH4做资源化利用,场外发酵结束后淋洗液回填埋体再次循环。实验室模拟研究表明,场外发酵不但有效控制了渗滤液的COD浓度,而且使得填埋气体得到高效回收,可以为新型填埋气体收集及利用技术的发展提供新思路。主要研究结论如下:（1）通过生活垃圾有机质淋洗实验,对淋洗液进行研究。实验数据表明,淋洗液COD浓度升高了136.38%,挥发性脂肪酸（Volatile Fatty Acid,VFAs）浓度升高了190.70%,蛋白质浓度升高了59.17%,p H值下降了16.89%,证明渗滤液可以将垃圾堆体中的可溶性小分子有机污染物冲出。另外,新鲜生活垃圾中的易腐组分会在填埋柱内发生水解和酸化,产生的VFAs等产物也能够起到降低p H的作用,更有利于淋洗液场外厌氧发酵。（2）在淋洗液场外厌氧发酵实验中,A组（T=35℃）日产气最高峰为9.25m L/g COD·d,B组（T=40℃）为8.79 m L/g COD·d;A组发酵29天共产气91.60m L/g COD,B组共产气89.39 m L/g COD;A组COD降解率为71.56%,B组COD降解率为76.17%。两组检测指标变化曲线相似,结果差异性较小,但A组发酵温度比B组低（35℃＜40℃）,累积产气量更高,发酵过程更为节能,是最佳实验方案。（3）高通量测序结果表明,在细菌门水平上,CASS污泥中厚壁菌门（Firmicutes）菌群相对丰度占比最高,污泥驯化后相对丰度由60.40%降低至56.64%,氧化沟污泥中变形菌门（Proteobacteria）菌群相对丰度占比最高,污泥经驯化后相对丰度由53.74%降低至47.48%;在细菌属水平上,索氏菌属（Thauera）在氧化沟污泥样品中相对丰度较高,经驯化后相对丰度由2.15%提升至7.47%,说明驯化后的氧化沟污泥COD去除能力明显提高。（4）在淋洗液接种活性污泥场外厌氧发酵实验中,接种CASS污泥场外发酵中的C组（T=35℃,VL:VS=8:2）累积产气量最高,58天共产气582.08 m L/g COD,接种CASS污泥场外发酵中的D组（T=40℃,VL:VS=8:2）COD浓度降解率最高（85.4%）;淋洗液接种氧化沟污泥场外发酵中的B组（T=40℃,VL:VS=9:1）累积产气量最高,48天共产气1177.05 m L/g COD,COD浓度降解率最高（78.48%）。综上所述,淋洗液接种活性污泥场外发酵实验中,B组（淋洗液接种氧化沟污泥场外厌氧发酵实验）的COD降解率较高,累积产气量最高,厌氧发酵周期短,污泥接种量少,能耗转化比最高,是最佳实验方案。（5）实验结果（淋洗液场外发酵累积产气量:91.60 m L/g COD;淋洗液接种活性污泥场外发酵累积产气量:1177.05 m L/g COD）表明接种活性污泥有助于提高场外厌氧发酵产气量,累积产气量是未接种污泥场外发酵组的12.85倍。（6）渗滤液场外厌氧发酵技术方案分析结果表明,服务期为15年、总填埋垃圾量共计约1687.18万吨的卫生填埋场可产生渗滤液181.78万立方米。渗滤液场外厌氧发酵技术在初次厌氧发酵的最优条件下可收集填埋气体共计4140.51万立方米,填埋气体经分离提纯后可产生经济效益4413.31万元。
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