不同类型生物反应器填埋场氮污染物转化特性研究

摘要

垃圾填埋依然是目前城市生活垃圾处理与处置的主要方式，但是其氮污染问题是渗滤液处理工程面临的主要难题之一。根据填埋体氧分压不同，可将生物反应器填埋场分为厌氧生物反应器填埋场(UABL)、准好氧生物反应器填埋场(SABL)和好氧生物反应器填埋场(ABL)三种。该三种填埋体中由于微生物群落结构差异较大，其氮污染物的降解速率、转化途径以及去除效率等均有所差异。
　　本文基于室内模拟实验，建立UABL、SABL和ABL3个模拟生物反应器填埋场，并分别对其氮污染物的转化特性进行分析，为今后填埋场氮污染的去除提供一定的实验参数和技术参考。研究表明：实验运行300d后，UABL柱仍处于产酸阶段，SABL和ABL柱已基本趋于稳定。通过对各监测指标降解动力学分析表明，UABL、SABL和ABL柱渗滤液CODCr的去除分别符合对数-指数复合模型、线性-指数复合模型、线性-指数复合模型，去除速率分别为0.01232 d-1、0.02795 d-1、0.0392 d-1; VFA的去除分别符合对数-指数复合模型、对数-指数复合模型、线性-指数复合模型，去除速率分别为0.00544d-1、0.03018d-1、0.03225d-1;总氮和氨氮去除分别符合对数-旨数复合模型、线性-指数复合模型、线性-指数复合模型，其中总氮的去除速率分别为0.00459d-1、0.01142d-1、0.0206d-1，氨氮的去除速率分别为0.00389d-1、0.0099d-1、0.0188d-1。各指标的降解动力学表明不同类型生物反应器填埋场的稳定化进程为:UABL＜SABL＜ABL。另外，三维荧光分析和元素分析也表明ABL柱的腐殖化程度最好，SABL柱的腐殖化程度次之，UABL柱的腐殖化程度最差。各指标相关性分析表明，UABL、SABL和ABL柱渗滤液中氮类指标与有机物指标均大部分线性相关，且各填埋柱渗滤液总氮与氨氮均为高度线性相关，表明该三种填埋场渗滤液中主要氮污染物均为氨氮，氨氮变化趋势左右着总氮的变化趋势，所以两者表现为同步增减。实验结束时，UABL、SABL和ABL柱固相总氮剩余率分别为86.96％、80.38％、63.98％，总氮液化率分别为0.71％、0.18％、0.17％，总氮气化率分别为12.33％、19.43％、35.84％，表明SABL柱脱氮率为UABL柱的1.57倍，ABL柱脱氮率为SABL柱的1.84倍。又由于N2O排放通量为SABL＞ABL＞UABL，表明SABL不利于温室气体(N2O)的减排。另外，UABL、SABL和ABL垃圾中氮的原子数百分比分别为2.58％、2.37％、1.99％，表明垃圾稳定化程度越好，垃圾氮含量越低，其氮的转化程度越高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 生物反应器填埋场研究现状

1．2．2 填埋场氮素转化研究现状

1．2．3 存在的主要问题

1．3 论文的研究目标、研究内容及技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线

第2章 生物反应器填埋场氮素降解和转化机理研究

2．1 生物反应器填埋场垃圾降解过程分析

2．1．1 厌氧生物反应器填埋场

2．1．2 准好氧生物反应器填埋场

2．1．3 好氧生物反应器填埋场

2．2 生物反应器填埋场氮素降解与转化

2．3 不同类型生物反应器填埋场比较

2．4 影响生物反应器填埋场氮素转化的因素分析

第3章 实验方案与设计

3．1 实验目的

3．2 实验材料

3．3 实验设计

3．4 实验样品采集与指标分析

3．4．1 样品采集

3．4．2 指标分析

第4章 生物反应器填埋场氮污染物的降解动力学研究

4．1 生物反应器填埋场有机污染物的降解动力学

4．1．1 渗滤液pH

4．1．2 渗滤液CODcr

4．1．3 渗滤液VFA

4．1．4 渗滤液溶解性有机物荧光分析

4．2 生物反应器填埋场氮污染物的降解动力学

4．2．1 液相氮污染物

4．2．2 固相氮污染物

4．2．3 气相氮污染物

4．3 本章小结

第5章 生物反应器填埋场氮污染物的转化分析

5．1 生物反应器填埋场氮污染物相关性分析

5．1．1 厌氧生物反应器填埋场氮污染物相关性分析

5．1．2 准好氧生物反应器填埋场氮污染物相关性分析

5．1．3 好氧生物反应器填埋场氮污染物相关性分析

5．2 不同类型生物反应器填埋场氮污染物转化分析

5．3 不同类型生物反应器填埋场元素分析

5．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献