基于固相垃圾有机物降解的联合型生物反应器填埋场产气规律研究

摘要

卫生填埋是目前适合我国国情的有效、经济的垃圾处置方法，但存在渗滤液水质复杂、处理难度大、产气期滞后且历时较长、产气量小不易收集等环境问题。生物反应器填埋场技术的出现使得垃圾填埋场兼具容纳垃圾、防止污染、生物降解垃圾等多重功能，但渗滤液污染问题仍没有得到有效技术。本文将生物反应器技术和矿化垃圾床对渗滤液处理功能结合起来，构造厌氧—准好氧新型联合型生物反应器。基于3组模拟装置（1#为厌氧型生物反应器参照组，2#、3#为厌氧型生物反应器+准好氧矿化垃圾生物反应床模型对照组），研究不同操作条件下模拟厌氧单元后期产气量和气体组分变化规律，同时研究固相垃圾降解规律。
　　 三个厌氧单元产气速率、甲烷体积百分含量和累计产气量在实验期间均表现出1#＞3#＞2#的大小关系，结果表明串联准好氧垃圾床后，会使产气量减小。原因有两点，一是厌氧单元含碳有机物通过渗滤液回灌在矿化垃圾内被分解，使得厌氧单元中向气相转化的含碳有机物变小;二是，渗滤液通过矿化垃圾处理后会携带部分氧气，这部分氧气回灌至厌氧单元将破坏厌氧环境，不利于降解产气。由3#＞2#可知，提高渗滤液回灌频率有助于产气，垃圾含水率在填埋场产甲烷方面起决定性作用。
　　 在0～13月期间，厌氧单元累计沉降量大小关系为1#＞3#＞1#，13～16月，大小关系为3#＞2#＞1#，对各厌氧单位初始填埋高度、是否串联准好氧矿化垃圾床和回灌频率的分析表明，前期垃圾沉降以主压缩沉降为主，后期以生物降解沉降为主，且串联准好氧垃圾床和较高回灌频率可以加快垃圾降解;固相垃圾指标有机碳和BDM反映了垃圾可生物降解的程度，取样的不均匀导致其值波动较大，但20月以后均表现出下降趋势。
　　 综合分析产气甲烷体积百分比、产气速率、渗滤液COD值和渗滤液pH值变化趋势，判断三个厌氧模拟柱于705d、690d和660d开始进入产甲烷阶段，表明串联准好氧垃圾床可以减少填埋垃圾水解酸化阶段时间，加快ANBL进入甲烷发酵阶段，1d/次回灌操作比3d/次回灌操作提前进入甲烷发酵阶段。基于实验厌氧柱累计产甲烷量数据，建立了指数增长模型，且该模型能客观反映甲烷产量的变化。
　　 本论文的研究是关于新型厌氧一准好氧型生物反应器填埋场产气规律的有益探索，可作为厌氧型生物反应器和准好氧矿化垃圾床后续研究的参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 我国生活垃圾处理现状

1．1．2 卫生填埋技术发展及存在的问题

1．1．3 生物反应器填埋场

1．1．4 问题的提出

1．2 国内外研究现状

1．2．1 填埋场产气研究现状

1．2．2 填埋场有机物降解研究现状

1．2．3 存在的主要问题

1．3 论文研究目标、研究内容、拟解决的问题和技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

1．3．3 拟解决的关键技术问题

1．3．4 技术路线

第2章 填埋垃圾有机物降解产气机理

2．1 厌氧型生物反应器填埋场产气机理

2．1．1 填埋垃圾有机物厌氧消化机理

2．1．2 厌氧型生物反应器填埋场产气过程

2．2 厌氧型生物反应器填埋场产气成分分析

2．3 厌氧型生物反应器填埋场产气影响因素

第3章 实验方案设计

3．1 实验装置

3．2 实验装填垃圾

3．3 实验操作

3．3．1 实验启动

3．3．2 渗滤液回灌方案

3．3．3 模拟降雨

3．3．4 保温措施

3．4 监测方案

3．4．1 产气规律监测方案

3．4．2 固相垃圾有机物监测方案

第4章 联合型生物反应器厌氧单元垃圾降解产气规律研究

4．1 厌氧单元产气随时间变化规律研究

4．1．1 厌氧单元产气速率研究

4．1．2 厌氧柱中气体组分随时间的变化规律

4．1．3 厌氧柱累计产甲烷规律

4．2 固相垃圾降解规律

4．2．1 垃圾沉降

4．2．2 含水率

4．2．3 可燃物

4．2．4 含碳有机物

4．3 本实验厌氧柱甲烷发酵阶段判别

4．4 产甲烷期厌氧柱产气预测模型建立

4．4．1 模型建立

4．4．2 参数估计及检验

结论与建议

结论

建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文