大型厌氧填埋场中铁的分布特征及迁移行为研究

以北京南郊某大型厌氧填埋场为例,对不同填埋龄垃圾中的铁含量、价态转换及形态分布进行研究。结果表明,该厌氧填埋场填埋龄为3～10年的垃圾中Fe含量变化范围为18532.8～26897.2 mg/kg。由于微生物的异化铁还原作用,Fe(III)不断被还原为Fe(II),Fe(II)/Fe(III)从0.51上升到1.01。形态分析结果表明:Fe在不同填埋龄垃圾中的形态分布规律基本一致,残渣态含量最高,可氧化态和可还原态次之,酸可溶解态含量最低,可还原态受环境因素影响极大,硫化物对Fe形态分布影响最显著。

调节渗沥液pH回灌对厌氧填埋的影响

通过2组模拟厌氧填埋试验,研究了经过40d模拟降雨后将原渗沥液直接回灌和将原渗沥液pH值调节为7.5后进行回灌对填埋气、渗沥液生化指标、渗沥液生物毒性的影响.结果表明,模拟降雨阶段,垃圾迅速酸化,出流渗沥液pH值迅速降低为5.21.将原渗沥液直接回灌,填埋层内酸化环境进一步恶化.调节渗沥液pH值为7.5后回灌,垃圾迅速进入产CH4阶段,第80d时CH4含量达到64.8%并形成良好的甲烷氛围,同时对有机物也有很好的去除效果,至170d时渗沥液BOD5、COD去除率分别为93.5%、89.1%,但回灌后期出流渗沥液可生化性变差.同时随着回灌的进行,渗沥液的生物毒性大大降低,四膜虫24h半致死渗沥液浓度由0.24%增长为3.27%.

基于ERT的垃圾厌氧填埋初期的水分运移过程研究

水分监测是填埋场运行过程中必不可少的一个方面,考虑到现有监测方法不容易得到垃圾内部的水分分布情况,本文将高密度电阻率成像法(ERT)用于监测生活垃圾在厌氧填埋初期的水分分布和运移过程研究.通过建立室内厌氧填埋模拟柱,应用取样分析、时域反射传感器(TDR)、高密度电阻率成像等方法对生活垃圾在厌氧填埋条件下初期两个月的降解和水分变化过程进行了监测与研究.结果表明,试验期间生活垃圾处于好氧降解过渡至厌氧降解的阶段.随着垃圾的降解,含水量呈现增加的趋势,在第30d之后,柱体内部存在明显的水分运移现象.在柱体下部单元层中,高密度电阻率成像法得到的垃圾电阻率值与时域反射传感器(TDR)测得的体积含水量之间存在明显的对应关系.根据电阻率与体积含水量的拟合公式,得到了柱体下部单元的含水量分布和储存水量的变化过程.储存水量的变化过程与质量含水量计算得到的结果是一致的,两者之间的可决系数达到0.9488.以上研究结果充分说明,在厌氧填埋初期,高密度电阻率成像法可以用于监测垃圾堆体内的含水量分布和水分运移过程.

中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用

建立了3组模拟厌氧生物反应器填埋场——R1、R2和R3,其中R1反应器无中间覆盖层,R2和R3反应器分别以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层,以研究不同中间覆盖层对厌氧生物反应器填埋场中有机物降解的作用.结果表明:以矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石为中间覆盖层时,均能维持反应器中良好的内环境,可促进垃圾和渗滤液中有机物的降解.R1、R2和R3反应器中垃圾的w(VS)(VS为挥发性固体))分别比初始值下降了69.81%、75.06%、73.86%,w(BDM)(BDM为生物可降解组分)分别下降了66.87%、82.86%、75.38%,w(纤维素)分别下降了67.96%、75.41%、72.90%;R1、R2和R3反应器中垃圾渗滤液的ρ(CODCr)比最大值分别降低了25.45%、29.72%、23.01%,ρ(BOD5)分别降低了39.28%、45.66%、46.74%.表明矿化垃圾+重质碳酸钙为中间覆盖层时,既能接种可降解有机物的微生物,又能提供微生物生长所需的碱度,因此更具优势.

厌氧与准好氧生物反应器填埋场渗滤液水质变化及脱氮特性对比研究

将新鲜垃圾分别装填到厌氧柱和准好氧柱中模拟厌氧生物反应器填埋场和准好氧生物反应器填埋场,其中厌氧柱和准好氧柱分别运行190、262d。通过考察渗滤液水质变化,对比分析了厌氧柱与准好氧柱内垃圾稳定化进程及脱氮特性。结果表明,厌氧柱垃圾稳定化程度很低且出现NH+4-N积累的现象。相反,准好氧柱显著加速了垃圾的稳定化进程,实验结束时渗滤液COD和挥发性脂肪酸(VFA)的去除率分别达98.0%和99.5%,柱内SO2-4/Cl-小于0.1,明显低于厌氧柱(SO2-4/Cl-在0.4左右波动);准好氧柱中NH+4-N和TN的去除率高达96.3%、96.9%,在52～126d的运行期内,NH+4-N去除速率约为19mg/(L·d),表明准好氧柱具有很强的原位脱氮能力。综上可知,准好氧生物反应器填埋场比厌氧生物反应器填埋场有明显的技术优势。

填埋垃圾和渗滤液中CH_4氧化菌的丰度研究

应用实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-Time Quantitative Polymerase Chain Reaction,简称实时荧光定量PCR)技术对填埋场垃圾和渗滤液中CH4氧化菌的pmoA基因进行定量分析.结果表明:实时荧光定量PCR技术可用于渗滤液和垃圾中CH4氧化菌的定量分析.对于厌氧和准好氧填埋,初期渗滤液中CH4氧化菌的数量均高于稳定期;准好氧填埋体渗滤液中CH4氧化菌的数量均高于厌氧填埋体.准好氧填埋垃圾中CH4氧化菌的数量随着填埋龄的增加呈先增加后降低的趋势,并在填埋后的9个月左右达到最大值,与准好氧填埋体CH4产生的规律相似.同时,准好氧填埋垃圾中CH4氧化菌的数量随着距导气管距离的增加而降低,但不同填埋时期的变幅不同,与准好氧填埋体O2和CH4的迁移规律有关.此外,对渗滤液和垃圾样品的研究表明,准好氧填埋体垃圾填埋层内部存在大量的CH4氧化菌,具有显著的CH4氧化能力.

城市固体废弃物好氧填埋的可行性研究

在我国,城市固体废弃物(MSW)多用厌氧填埋法处理,该方法有降解速度慢、气体不易控制等缺点。通过好氧填埋法与厌氧填埋法处理MSW的对比实验,得出利用好氧填埋处理MSW,使有机物降解率明显高于厌氧法。同时,根据垃圾场内部含氧量及湿度等因素将会影响好氧填埋效果,并在借鉴半好氧填埋技术的基础上,最终提出用分层通风来提高供氧效率,并与污水回灌等方法结合,不但解决垃圾场内部含水量不足问题,还能加快场内有机物的降解,使其迅速稳定。

回灌型准好氧填埋场氨氮去除规律研究

对同一水力负荷下不同填埋结构的2个试验进行研究,发现传统的厌氧填埋即使到填埋晚期也会有氨积累的现象,而对于准好氧填埋氨氮有望完全去除。

回灌型准好氧垃圾填埋场氨氮消减效果模拟试验

通过对同一水力负荷下不同填埋结构的2个试验的研究,发现传统的垃圾填埋场即使到填埋晚期渗滤液也会有氨积累的现象,而对于准好氧填埋场,渗滤液中氨氮可以大幅度消减。

准好氧填埋技术在城市垃圾处理中的应用

准好氧垃圾填埋技术在近年得到了国内外的广泛应用。其原理是将排气管与渗滤液收集管相通,利用自然通风,使外部空气因填埋场内微生物发酵产生的热量形成的热对流而通过排水管自然进入填埋场内。使填埋场内维持好氧状态,从而加快垃圾的分解,改善渗滤液水质,降低有害气体的发生量,极大的改善了填埋场周围的环境。

回灌条件下垃圾填埋体析出氨氮总量模型

文章在试验基础上提出垃圾厌氧填埋场达到稳定后,温度与渗滤液中氨氮析出总量呈二次关系,对试验数据进行相关性分析,其相关系数R2达到0.9185,从而验证了该二次函数关系的正确性。同时本文提出了回灌条件下,垃圾厌氧填埋体氨氮析出总量的模型,为今后该方面研究工作的进一步展开提供借鉴。

模拟新型联合生物反应器填埋场产气速率规律的研究

为了有效利用和管理生物反应器填埋场的填埋气体,减少其稳定过程中温室气体的排放,将厌氧型生物反应器填埋场和准好氧矿化垃圾生物反应床相结合,探索了厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场中厌氧生物反应器填埋场单元的产气规律。研究表明：在产酸阶段,ANBL单元的产气速率在填埋2d后快速达到峰值（1#ANBL为188L/d,2号ANBL为192L/d,3号ANBL为216L/d）,随后迅速下降,并稳定在0-12L/d之间,其变化主要受外界温度和回灌频率的影响。

内环境调节层对厌氧生物反应器填埋场中氮转化的影响

为探究内环境调节层对厌氧生物反应器填埋场内环境和氮组分的长效影响,特设矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石这2种内环境调节层分别置入模拟反应器R2和R3中,同时设R1(不含内环境调节层)作为对照,监测分析390 d内固相垃圾和渗滤液中氮组分的变化.结果表明,R1、R2和R3中pH、碱度、氧化还原电位(Eh)、含水率(MS)的大小关系分别为pH(R2)>pH(R3)>pH(R1)、碱度(R2)>碱度(R3)>碱度(R1)、Eh(R2)<Eh(R3)<Eh(R1)、MS(R3)>MS(R2)>MS(R1).R1、R2和R3中垃圾全氮降解转化率为79.2%、82.3%和88.5%,氨氮为48.3%、60.1%和67.7%,硝态氮为38.5%、44.2%和53.4%;渗滤液中总氮、氨氮和硝态氮的浓度对比分别为TN(R3)<TN(R2)<TN(R1)、NH_4^+-N(R3)<NH_4^+-N(R1)<NH_4^+-N(R2)和NO_3^--N(R3)<NO_3^--N(R2)<NO_3^--N(R1).总体看来,矿化垃圾+重质碳酸钙、矿化垃圾+天然沸石组成的内环境调节层均能长期优化内环境,为氮的降解转化提供有利条件,而矿化垃圾+天然沸石不仅能促进垃圾和渗滤液中氮组分的降解转化,还能一定程度上控制渗滤液循环造成的氨氮累积.

厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场渗滤液水质水量变化规律的研究

为了减少生物反应器填埋场投资和运行费用,实现填埋场的快速稳定化,将厌氧型生物反应器填埋场(ANBL)和准好氧矿化垃圾生物反应床(SAARB)串联,组成新型的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场(AN-SABL).通过研究AN-SABL渗滤液水质水量变化规律,以期为其渗滤液的管理和处理提供理论依据.实验表明,AN-SABL具有较好的渗滤液削减作用,最高削减量可达到771 g·kg-1;而且AN-SABL渗滤液水质变化具有明显的阶段性特征,渗滤液中硝酸盐(包括亚硝酸盐)浓度和氨氮浓度分别受Eh值和pH值影响明显.AN-SABL能够有效去除渗滤液中的有机物,实验结束时,AN-SABL2号和AN-SABL3号渗滤液COD的去除率分别达到了98.49%和97.98%,二者的COD浓度仅为ANBL1号COD浓度的14.5%、21.1%;同时,AN-SABL有较好的脱氮作用,AN-SABL2号和AN-SABL3号渗滤液中氨氮浓度分别从最高值1 452 mg·L-1、1 409 mg·L-1下降至525 mg·L-1、459 mg·L-1,只有ANBL1号氨氮浓度的36.5%和31.9%.SAARB单元的脱氮除碳效果受TOC/TC值的影响明显,当渗滤液中TOC/TC下降到0.2左右后,SAARB单元对COD和TN的去除率分别从95%和93%以上降到了35.25%～69.56%和64.53%～77.45%之间.

厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场产气规律的研究

通过将厌氧型生物反应器填埋场(ANBL)和准好氧矿化垃圾生物反应床(SAARB)串联,组成新型的厌氧-准好氧联合型生物反应器填埋场(AN-SABL),研究其产气速率、产气量以及产气组分的变化规律,以期为填埋气体的收集、利用和处理提供理论依据.实验表明,AN-SABL中的厌氧填埋单元的产气受到了抑制,其中ANBL2号单元和ANBL3号单元的产气率分别为49 L.kg-1和39 L.kg-1,仅占ANBL1号的94.2%和75.0%,但提高回灌频率,能促进厌氧填埋单元的产气,其甲烷含量最大值可达到62.67%;ANBL夏季产气速率和产气量明显高于冬季,并以12 h为周期交替出现产气高峰;此外,AN-SABL能够促进其厌氧单元的硝化和反硝化作用,N2O的含量受季节和填埋场类型影响显著,其变化范围在0.001 7%～4.017 9%之间.ANBL的累积产气量在初始调整阶段呈对数增长,过渡酸化阶段呈线性增长,酸化产甲烷阶段呈指数增长.

填埋方式对污泥填埋稳定性的影响

参考垃圾填埋场经验,采用模拟填埋场,对污泥分别进行准好氧填埋和厌氧填埋,并定期监测渗滤液水质,利用指数法对两种填埋场的稳定化进行评价。结果表明,与厌氧填埋相比,准好氧填埋方式下污泥容重、密度和孔隙度的增长速度更快;并且准好氧填埋方式更有利于填埋体中污染物的降解,渗滤液中的污染物浓度更低;准好氧填埋场的稳定化速率要大于厌氧填埋场:准好氧填埋场在封场10周后即可达到二级稳定、渗滤液水质达到二级排放标准,而厌氧填埋场在封场30周后才能达到此标准。

生活垃圾填埋过程含水率变化研究

为分析垃圾在好氧和厌氧条件下降解过程中含水率变化的规律,采用时域反射测量(time domain reflectometry,TDR)技术监测了垃圾填埋过程中含水率的变化情况.结果表明,填埋过程中垃圾体积含水率随时间逐渐增大,垃圾持水性能不断提高.好氧初期垃圾内水量变化与含水率变化正相关,好氧后期则为负相关;厌氧填埋过程中,垃圾沉降压缩是含水率变化的主要原因.垃圾TDR读数与基于物质衡算的垃圾体积含水率计算值之间有较好的相关性,好氧填埋过程两者最大偏差约为±5%,厌氧填埋过程两者最大偏差约为±2%,TDR技术适用于实际填埋工程的含水率测量.