准好氧填埋场内氮素动态变化特征研究

摘要

准好氧填埋是一种新型的垃圾填埋方式，它利用渗滤液收集管的不满流设计，使得外界空气进入垃圾体，从而使填埋场内存在一定的好氧区域，加速了垃圾的降解，大大降低渗滤液中氮浓度。但目前对准好氧填埋工艺中垃圾降解的机理研究较少，尤其以氮转化研究更为不足。为了更好的设计准好氧填埋工艺，从源头上控制渗滤液氮污染，因此开展准好氧填埋工艺中氮转化机理的研究具有重要意义。本文通过对准好氧与厌氧填埋模拟实验对比研究，探讨了准好氧填埋与厌氧填埋渗滤液中含氮物质的时空变化特性，初步揭示了准好氧填埋结构中氮类物质迁移转化的基本规律。 依据准好氧与厌氧填埋设计原理，分别构建了准好氧与厌氧填埋小型实验装置。沿着模拟填埋箱竖直方向设置3个剖面，依据克里格插值方法在每个剖面设置渗滤液采样点。定期对各渗滤液采样点进行水质分析(COD<,cr>、 BOD<,5>、TN、NH<,3>-N、NO<,3>-N、NO<,2>-N、pH)，研究了准好氧与厌氧填埋结构渗滤液中氮素的时间动态变化和空间动态变化特征。结果表明，准好氧填埋场垃圾填埋后7周内上层、中层和下层渗滤液COD<,cr>浓度呈快速稳定下降趋势，下降率分别达到了85.1％、75.4％和51.5％；7周后三层COD<,cr>浓度下降趋于缓慢。三层COD<,cr>浓度层次差异明显，呈现出下层>中层>上层的规律。厌氧填埋上中下三层COD<,cr>浓度下降缓慢且三层浓度差异不明显，并且三层COD<,cr>浓度一直高于准好氧填埋。 准好氧填埋结构上层渗滤液中总氮浓度呈稳定下降的趋势，降幅达88.6％：中层和下层总氮浓度下降幅度较缓慢，降幅分别为70.8％和61.7％：厌氧填埋结构三层渗滤液中总氮下降幅度均缓慢，并且各时间段总氮浓度波动性较大。准好氧填埋结构三层氨氮也呈不断稳定下降的趋势，27周时上层、中层和下层渗滤液中氨氮浓度分别从填埋初的284.66 mgL<'-1>、2154.77 mg L<'-1>和3018.81 mg L<'-1>下降到45.16 mg L<'-1>、163 mg L<'-1>和1441.32 mg L<'-1>；厌氧填埋结构三层渗滤液中氨氮浓度下降趋势不明显且波动性较大。准好氧填埋上层渗滤液中NO<,3>-N含量15周前低于中层和下层，15周后NO<,3>-N含量快速上升，到27周时最高达到了68.15mg/L，超过了此时上层渗滤液中氨氮的浓度(45.16mg/L)，上层大部分氨氮转化成了硝酸盐。而中层和下层渗滤液中硝酸盐浓度变化不显著。厌氧填埋结构上层渗滤液中硝酸盐基本呈稳定下降的趋势，中层和下层渗滤液中硝酸盐趋势基本一致，没有呈下降的趋势。准好氧填埋与厌氧填埋各层渗滤液中均出现了亚硝酸的累积，且准好氧填埋比厌氧填埋对亚硝酸的累积量稍大。准好氧填埋上层由于处于有氧环境，氨氮硝化作用强，氨氮与硝酸盐氮含量相关性极显著(r=-0.74，p<0.01)；中层和下层处于兼氧和厌氧状态，硝化作用较弱，氨氮与硝酸盐氮含量相关性不显著。准好氧填埋上层渗滤液中氨氮与总氮相关性不显著，但中层和下层氨氮与总氮相关性极显著(r=0.77，p<0.01：r=0.77，p<0.01)。表明准好氧填埋中层和下层渗滤液中氨氮变化趋势主导了总氮含量的变化趋势。 准好氧填埋与厌氧填埋结构渗滤液中总氮与氨氮表现出明显的空间层次效应，为下层>中层>上层。准好氧填埋结构上层和中下层渗滤液中硝酸盐层次差异明显，上层硝酸盐浓度远大于中下层；厌氧填埋结构硝酸盐空间层次差异较小。准好氧填埋与厌氧填埋结构中亚硝酸盐空间层次差异均较小。准好氧与厌氧填埋结构中总氮和氨氮变异系数较低，硝酸盐与亚硝酸盐变异系数较高。

目录

文摘

英文文摘

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第1章文献综述

第2章绪论

2.1研究目的与意义

2.2研究内容与技术路线

2.2.1研究内容

2.2.2研究技术路线

第3章材料与方法

3.1填埋装置的构建

3.2垃圾填埋方式

3.3样品采集与分析

第4章研究结果与分析

4.1降雨在填埋场内水力停留时间及其水质变化

4.2准好氧填埋结构渗滤液中氮素动态变化特征

4.2.1渗滤液中有机污染物动态变化特征

4.2.2渗滤液中氮素动态变化特征

4.2.3准好氧填埋结构渗滤液中各形态氮相互关系

4.3准好氧填埋结构渗滤液中氮素空间变化特征

4.3.1渗滤液中总氮空间变化特征

4.3.2渗滤液中氨氮空间变化特征

4.3.3渗滤液中硝态氮空间变化特征

4.3.4渗滤液中亚硝态氮空间变化特征

第5章结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

致谢

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