中国城市生活垃圾产量大,许多城市面临“垃圾围城”的处境,填埋仍然是重要的处置方式之一,但城市土地资源宝贵,填埋场处置量有限,可持续的填埋技术通过填埋-加速稳定化-开采与利用-再填埋的过程,实现缩短垃圾稳定化时间和库容重复利用的目的,达到“无害化、减量化、资源化”战略目标。加速稳定化主要针对高龄期垃圾,此时厌氧降解缓慢,通过通风曝气技术加速垃圾降解和降低含水率,以快速达到开挖筛分标准,实现库容再利用。本文在国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“城市固体废弃物填埋孕育环境灾害与可持续防控的基础研究”（2012CB719800）、国家自然科学基金项目（51988101和51508504）、浙江省’尖兵’’领雁’研发攻关计划项目（2022C03095）的资助下,以城市生活垃圾曝气加速稳定化为工程背景建立一套好氧生化降解模型,并结合垃圾骨架变形、液气运移、溶质迁移、热量传导,建立一套热-水-力-生-化多场耦合模型,设计了一套好氧降解室内单元体试验,验证了模型的正确性和有效性,研究了温度、氧浓度、含水率、垃圾龄期多种因素对好氧加速稳定化效果的影响,研究了井间距和注气速率工程设计参数对加速稳定化的影响规律,主要结论如下:（1）建立了一套好氧生化降解模型。根据电荷和质量守恒定律,建立了有机物好氧水解和同步硝化-反硝化的化学计量方程式。利用一级动力学方程建立了好氧降解动力学方程,这些方程考虑了温度、含水量、氧浓度和碳氮比四个因素对生化反应的影响,同时也考虑了热量释放。模拟了高龄期垃圾单元体试验,验证了降解模型。该模型准确地反映了不同降解条件下各种物质的变化,与碳、氮形态变化的实验结果相吻合,这表明曝气对高龄期垃圾的降解有显著影响。（2）建立了一套好氧降解多场耦合模型。好氧降解模型用于计算所有可降解组分的固体质量损失,并计算考虑固体质量损失时变形和水力特性的变化。建立了考虑固体骨架变形、溶质运移、两相流和生化降解以及考虑热量释放对生化反应速率和渗透性的影响的宏观平衡方程组,包括线动量平衡方程、质量平衡方程、能量平衡方程、溶质分布方程、多组分气体分布方程。建立了包含固体颗粒可压缩性和降解影响的本构变形方程。建立了考虑土壤中的多组分气体和渗滤液中的多组分溶质的运移和分布的运移方程。建立了考虑流体运移过程中的蒸发和凝结过程,胞内水释放过程的渗透性与饱和度方程。考虑了温度对反应速率、渗透性、土壤膨胀、孔隙水汽化、生化反应,以及蒸发和冷凝的影响。利用该模型可以预测填埋场中主要变量的演变,包括温度、沉降、溶质浓度和可降解固体物质的含量。（3）以上海老港垃圾填埋场3～4年垃圾为研究对象,设计了一个配有强制通风系统的单元体试验,并进行固、液、气相成分的监测,研究有氧条件下,有机污染负荷的削减以及碳、氮元素的迁移规律。（4）根据单元体试验数据对多场耦合模型进行了验证,率定了模型参数,研究了通风供氧运行过程中的有机物、氨氮浓度、含水率和温度变化规律,说明了多场耦合模型在模拟好氧降解过程的有效性。模拟了单元体好氧降解试验中有机物变化的规律,包括固相可降解有机物和液相中氨氮浓度变化。考虑了蒸发、冷凝及热量与渗流等多场相互作用的模型,能够模拟单元体好氧降解试验中水分蒸发流失导致含水率降低的现象,能够模拟出蒸发水含量、残余水含量以及饱和度随降解变化过程。考虑了生化放热、蒸发吸热、气体排出带走热量以及边界散热影响,模拟结果能够和试验结果吻合,说明了模型在温度模拟及预测方面的可能性,可为现场实际工程提供理论和数值支撑。（5）建立一个填埋场一维尺度的数值模型,利用多场耦合模型去研究各种工程特性的变化,揭示垃圾填埋场一维好氧加速降解稳定化规律。选取初始温度、含水率、氧浓度、龄期作为自变量,以温度和稳定化归一指标β变化量及其变化速率作为评价指标,设计了8种工况,分析了不同工况下温度和稳定化归一指标β随降解的变化规律,并对比分析了四种影响因素的敏感性。城市生活垃圾好氧降解对温度反应灵敏,初始温度较高,能提供更适宜微生物生化反应的环境,好氧降解启动也相应迅速,对于推进加速降解稳定化进程有重要意义,但同时过高的温度也会抑制微生物活性,造成降解的停滞,也会带来潜在的火灾隐患。过高的含水率,会导致温度上升缓慢,不利于有机物的降解,同时也隐藏着滑坡失稳的风险;过低的含水率,又会导致微生物的活性降低,不利用好氧降解的进行。氧浓度越高,好氧降解反应越充分,多场耦合下的温度上升越快,有机物减少越快,加速稳定化效果更好。不同龄期城市生活垃圾含有的可降解有机物含量不同,在多场耦合模拟中,龄期越小,可降解物质越多,释放热量更多,温度上升越大,温度反过来再影响有机物的降解速率。（6）根据好氧降解多场耦合模型,进行填埋场二维好氧加速稳定化应用初探,选取武汉金口填埋场原位试验进行数值模拟再现,揭示了填埋场二维尺度沉降、可降解有机物、温度、氧浓度等工程特性的变化规律,率定了一套适用于实际工程的模型参数。据此利用数值软件建立一个二维工程案例,研究井间距和注气速率对好氧降解效果的影响规律,揭示了井间距在一定范围内,取值越大,温度、DOM、O2变量平均值变化越大,影响范围越大,饱和度平均值降低越少;揭示了注气速率在一定范围内,取值越大,温度、DOM、O2、饱和度变量平均值变化越大,影响范围越大。但这些指标随井间距或注气速率增大而逐渐趋于定值,不能无限增大,因此,要综合考虑技术因素和经济效益,朝着更有利好氧降解进行和节省成本的方向确定最优井间距和注气速率。